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楼可以建多高?理论20000米,实际超过千米都很难

发布:2024-09-29 浏览:93

核心提示:导语楼的高度存在上限,目前的理论最高是20000米。在1962年的时候,苏联科学家llya Yefimovich Zeldovich和Yakov Borisovich Kagan针对楼的最高高度问题进行了建模计算,并得出了楼最高能够有20000米的结论。但随着地面的上升,各种自然环境的变化,楼的高度也会被限制住,所以导致即使是20000米这个理论最大高度,在实际中也几乎不可能建造出来。建造楼的原理。建造楼截面越大层越多、高度越高,重力作用就越大,所需要承受的力越大,就需要材料越多,所耗费的资源和人力物力越

导语楼的高度存在上限,目前的理论最高是20000米。
在1962年的时候,苏联科学家llya Yefimovich Zeldovich和Yakov Borisovich Kagan针对楼的最高高度问题进行了建模计算,并得出了楼最高能够有20000米的结论。
但随着地面的上升,各种自然环境的变化,楼的高度也会被限制住,所以导致即使是20000米这个理论最大高度,在实际中也几乎不可能建造出来。
建造楼的原理。
建造楼截面越大层越多、高度越高,重力作用就越大,所需要承受的力越大,就需要材料越多,所耗费的资源和人力物力越多,这样的高楼也会很不牢固,极其容易倒塌。
这也是为什么现代的超高层建筑一般都会很宽,摩天大楼就更加宽大,在结构上让楼足够的牢固。
建此楼理论上来说,结果越多也就越重,小概念就是:层的质量+层之间的连接点的质量,这里层之间的连接点包括了楼层的横梁和柱子的质量,和层的质量相比,这几乎是可以忽略的,所以不为太大,所以在计算时,只要计算楼层的质量以及楼层的高度就可以了。
那么在理论上,一栋楼的最大高度就是:楼所需的重力就和楼的支撑力一致。
楼的支持力就是由楼的支持结构提供的,这也是楼的主要结构,当前著名的超高层摩天大楼一般都是用钢筋混凝土结构,包括了深基础、楼板、柱子等,楼的支持力就是支持结构所能提供的最大力量。
是力(单位:牛顿)的单位,2是层数,M是楼的总重量(kg),G是地面的重力加速速度,这是力的公式,和香农管道的公式是一样的。
层的重量就是:每一层的重量就是楼的总重量除以楼的层数。
这个公式主要就是根据密度乘以体积计算出来的。
可以看出来一栋楼的高度和层数是成正比的,所以楼的高度最大为20000米。
但是在大多数情况下,楼的高度受到的限制要比这个高一些,首先就是压缩这个公式的最大值,也就是楼所能支持的最大重量。
建筑材料承受力有限,所以材料和结构所能承受的最大力量,这个重力就是楼所能提供的最大支撑力。
这样的楼就是承受不了更大的重力。
在大型的建筑工程中,就会设置一个上限值,就是楼的承受极限,楼的重量不能超过这个值。
并且楼在建造的过程中,还需要承受自身的重量,所以楼在还没有建成之前,就需要有足够的力来支撑住自己。
建筑材料强度也有限,所以一般都会设置一个高度的上限值。
这个上限值主要就是理论上存在的问题,也就是物理上所能存在的最大高度,人类不可能建造出这样高的楼。
随着楼的高度不断的上升,地球的自然环境也会改变。
所以随着建筑的高度变化,它所需要承受的力也会随着这些环境的改变而改变。
所以就需要设计出适用于不同环境的楼的承受力的公式。
宽度大的楼就可以支撑起很高的楼,从地球的表面到低空,大气的密度和温度变化的非常大。
不同环境下。
所以不同的高度,大气的压力和温度也会有所不同。
从海平面到1000米高度处,大气的压强和温度几乎都没有什么变化,所以支撑楼的结构在这个范围内,大气的压力和温度也是不变的,就可以使用这个公式。
所以结构所能承受的最大力在这个范围内,直接使用这个公式就好。
而且上面这个公式就是计算楼的最大高度的公式。
可以得出来在这个范围内,楼的高度就是20000米,层数就是楼的高度除以层的高度。
所以最大的层数是20亿层,这个层数已经非常巨大了,人类不可能建造出来这么高的楼。
在1000米以上11000米以下,大气的压力随着温度的增大,增大非常多。
所以在这个范围内,也需要考虑大气的压强对楼的作用。
而海拔高的地方,中心的温度会比较冷,材料的强度就会降低,所以需要适当使用更牢固的材料。
这两方面的因素都会使楼的最大高度降低。
在大气密度较低的地方,飞机就可以很顺利的在这个范围内飞行,但是鸟类在这个范围内的飞行非常困难。
因为鸟类是靠翅膀产生升力,而大气密度较低的地方,翅膀产生的升力也就非常小。
所以在建造楼的时候,就需要使用更加牢固的材料,在这个范围内建造楼。
在10000米以上11000米以下,大气的压强逐渐的减小,来到这个范围内。
飞机的飞行速度也越来越慢。
因为飞机是在大气中飞行,大气的稀薄度就决定了飞机能够飞行的最大高度,而且在这个范围内。
飞机的升力也会变小,所以飞机的飞行速度也会变小。
结语从大气的稀薄度上来看,这个范围内的大气是非常稀薄的。
比如均质大气层的平均高度就是12000米,再往上就是10000米的半均质大气层。
这两个大气层,就是对极端情况的完美诠释。
在这两个大气层上面,就是稀薄的高气层,来到这个高度,飞机的速度就会非常慢,建造楼的难度也会变大。
所以可以说在10000米高度以上,楼的高度不可能超过1000米。
楼的高度和宽度是不能只想着增加一方而丢弃另外一方的,而是高度和宽度的双管齐下。

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