幾十層的高樓承重柱最底下的部分為什麼不會被壓裂？

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按理來說受力應當很大。

謝邀。

之所以不被壓壞，是因為雖然受力很大，但是混凝土也很結實，不像很多人想的那麼脆弱。就好比你去打施瓦辛格，雖然你非常用力，但是無奈施瓦辛格太抗打。

現實生活中壓裂的混凝土很少見，所以大家沒有什麼直觀印象。想要壓碎混凝土，即使是很小的試件，需要的力也非常大。

這是我為本科生的混凝土課做的測試，ASTM 標準試件，換算成公制單位直徑為15厘米，截面積為 0.018 平方米，高度為 30.5 厘米。把這樣的一個小試件壓成這樣，需要施加多大的力呢？

三個試件破壞時候的受力分別為48.62噸、52.97噸、52.24噸。

你想過50噸是什麼概念嗎？一輛 M1 坦克的重量才 54 噸，改裝後的 M1A2 重量是 62 噸。也就是說，這個直徑15厘米的混凝土小試件，幾乎可以承受一輛 M1 坦克那樣的重量。

（插句題外話，有同學問電子秤下墊泡沫就會增重嗎？為什麼？ - 豬小寶的回答里我自己做的量程60噸的電子秤是幹嘛用的，現在您知道了吧？沒有這種量程的電子秤，我們怎麼知道 52.24 噸這些讀數呢？）

這才只是個截面積 0.018 平方米的小試件，如果是一根截面1米乘以1米的方柱子，那麼等比例換算，把這樣的一根截面積1平方米的混凝土柱子壓壞，需要 2500 噸的重量。

那麼我們的房子多重呢？普通的混凝土結構的樓面結構，大概每平米1到1.5噸。假設柱子和柱子之間的平均間距是8米，也就是每根柱子的受荷面積大約為64平米，按1.5噸算，每層壓到這根柱子上的重量就是1.5乘以64約等於100噸。25層的房子，25乘以100，最底下的柱子承受的重量剛好為2500噸。所以用這樣的1米乘以1米的混凝土柱子，差不多可以建造25層的房子。

有讀者就說了，問題就來了，你這裡算的只能造25層？那為什麼那麼多高樓都好幾十層呢？

方法有兩種。第一種很簡單，加粗柱子，正所謂結構設計三大寶之「肥梁胖柱深基礎」。1米乘以1米的可以做25層，如果擴大到2米乘以2米不就可以做100層了。當然，缺點也很明顯，柱子太大了，太難看，用的混凝土也太多，既不經濟也不環保，浪費了材料也浪費了面積。

第二種方法就是改變混凝土的強度。數量不能改，咱就改質量，用更強的混凝土。現在的試件能承受50噸，如果我用另一種更好的混凝土，同樣大小的試件可以承受100噸，這承重能力不就翻倍了么。實際上，混凝土也確實是按照這樣的強度等級來賣的，比如我上面這三個試件，買的就是4000 psi（27.58 MPa）的預拌商品混凝土，如果混凝土真的是完美的 4000 psi，那麼破壞荷載應該是51.3 噸。我們實測的結果非常接近這個數值，實測的三個結果折算下來，三個試件的平均值是3998 psi（27.57 MPa），和出廠說明書幾乎一模一樣。如果你想要做更高的樓，去買更強的混凝土就是了，比如 8000 psi 甚至 10000 psi 的，部分實驗室已經開始嘗試 18000 psi （124 MPa）的了。

當然這樣的高強混凝土也是有很多要注意的問題的。大家做米飯肯定都有體會，米飯的口感，或者說軟硬程度直接取決於水和米的比例，水太少就是乾飯甚至會糊鍋，水太多就變成稀粥了。混凝土也是如此，其性能取決於水和水泥的比例，也就是所謂的水灰比。如果水太多，水泥不夠多，那麼強度就不行；但反過來，如果水太少，水泥太多，那就又和不開水泥，混凝土就失去流動性，變成了骨料和水泥的固體混合物，根本沒法澆築進模板里。現在你可以買到很多種類的減水劑，本質上是像餐洗凈一樣的表面活性劑，這樣可以在減少水的前提下，不降低混凝土的流動性，從而保證高強混凝土的實現。

另外，低層的柱子為了承受更大的力，尺寸一般也很大，如果柱子的尺寸太大也會帶來額外的麻煩。水泥跟水混在一起之後，通過一系列化學反應變成各種硅酸鹽的水合物，這才獲得了強度。也就是說，剛混起來的水和水泥像一團稀泥一樣，過幾天就變成非常結實的硬塊了，這就是基本完成了這些化學反應。這些化學反應會釋放很多熱量，如果柱子的截面太大，柱子外圍產生的熱量能散發出來，柱子裡面的熱量散發不出來，也就是裡面的混凝土比外面的熱，熱脹冷縮，柱子自己就撐裂了。為了避免這個問題，可以選用專門的低熱量水泥，或者添加粉煤灰等添加劑。如果這個問題真的很嚴重，還可以往混凝土裡埋水管，然後循環冷水來給混凝土降溫。還有個辦法就是用冰水來攪拌混凝土，甚至現在一些混凝土生產商還購置了液氮裝置來給攪拌車降溫，在澆進模板的時候，從泵車裡出來的混凝土溫度非常非常低，這樣可以顯著改善這一問題。

如果這樣的高強混凝土還不能滿足要求，那就只好祭出鋼管混凝土這樣的看家利器了。想像一堆砂石，所謂的一盤散沙，幾乎不能承受任何重量，一壓就塌方了。但是如果把這堆石頭和沙子裝進一個非常結實的鐵桶里呢？鐵桶里填滿了砂石，一下子就變成了非常結實的一根小柱子。因為鐵桶的環箍作用限制了砂石的側向變形，砂石不能往兩邊塌方了，所以豎直方向的承重能力大大提高。反過來，如果沒有這些砂石，鐵桶容易被壓彎，但是因為多了裡面的這些砂石，對鐵桶也起到了支撐作用。或者這樣想，如果用沙子灌滿一個易拉罐，你還能踩扁這個易拉罐嗎？鋼管混凝土也是這個道理，把混凝土澆築進一根鋼管里，組成鋼管混凝土。鋼管環箍住混凝土，大大提高了混凝土的抗壓能力，混凝土從裡面支撐住鋼管，防止鋼管的屈曲變形。另外，內部巨大的混凝土體量，一定程度上能改善外面的鋼管的防火性能。

大多數高層建築、超高層建築，都是用這樣的方法來提高豎向承載能力的。也正是因為有了這些技術，我們才能做到幾十層、甚至上百層的高層建築。很多問題，尤其是工程問題，都是說起來容易做起來難。高層建築的底層承重柱子，看起來簡單，其實裡面包含著很多很多問題。

現在是補充的內容：
沒想到很多同行潛伏在知乎，我還是挺欣慰的，看到評論之後，發現很多朋友對各種取值很不理解，為什麼C60的混凝土在實驗室裡面壓出來的強度有60，而計算的時候只取27.5呢？按照實驗結果來不行么？
這種現象出現在很多地方，比如說鋼結構的強度，比如說岩土工程裡面的各種取值，坦白的說，雖然說土木工程這個行當在引入計算機輔助設計之後，看起來蠻高端的，刨去苦逼的施工和勘察人員不說，設計院啊、甲方之類的很多技術人員，也是可以在窗明几亮的寫字樓裡面，對著電腦用著各種挺高端的軟體，出去開會的時候也是各種投影演示，住個五星級酒店什麼的，好吧，這幾年我也是這麼過來的，看起來很像IT啊、投行啊之類的高端行業對不對？
但是這個行業的各種基礎性的東西，仍然是一種經驗科學，混凝土的配比、鋼材的成分都要決定材料的強度，地基的承載力取決於勘察單位年復一年的挖孔鑽探和試驗才能確定、各種荷載的確定取決於技術人員大量的調查研究（這方面可以去看各種規範的條文說明），這個行業的基礎沒有辦法做到好像發射衛星那樣的精確，那麼只有用各種參數去盡量的排除可能出現的偏差。
比如說混凝土的強度，OK、實驗室條件下的確可以養護出來60Mpa的,那麼，現實情況下呢？工地上的條件和實驗室的條件一樣嗎？實驗室壓的是試塊，試塊的尺寸和樑柱板的尺寸不同，你確定你壓出來的受力條件和現場的一致嗎？這些我們都不知道，而且也不好精確的模擬，那麼只有增加餘量，讓這些我們控制不了的偏差保留在我們的安全餘量裡面。
我們的規範裡面很多係數就是這麼來的，至於為啥是1.4不是1.35也不是1.45等等，基本都是經驗的積累、以及參照發達國家現有的規範而來的，當然隨著我國建築領域的不斷進步，各種規範也在修訂。
————————————————以下是原答案——————————————

別小瞧鋼筋混凝土的抗壓強度啊，按照GB50010-2010《混凝土結構設計規範》規定，普通混凝土劃分為十四個等級，即：C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80，在高層建築中比較常用的是C30~C60，

最下面的承重柱用的標號比較高，我們假設是C60的，它的抗壓強度是27.5MPa，這是什麼概念呢？每平方毫米上約可以承重2.75公斤，一般的高層建築的底層柱子至少有個一米見方，換算下來就是2.75×10^6公斤，2750噸。這只是一根柱子的理論上的設計承重值（鋼筋我們先忽略），而為了安全，這個設計值已經比實際能夠承受的值減少了不少，具體可以見上面的表格，這裡就不多表述了。
我們假設這個高層建築主要是辦公，框架結構，樓板厚度12cm，軸距9×9m，自重假設為4kN/㎡，使用荷載3kN/㎡，中柱荷載就是567kN，假設我們用上面說的那種柱子，這樣的樓可以修到48層（當然安全係數不允許這麼設計），接近200m那麼高，實際上要修這麼高的話，這個樓大多數情況下是鋼結構+核心筒結構，那麼自重可以大大減輕。
所以你看到了，混凝土的承重能力是很恐怖的，不過在設計中，柱子的抗壓應力比都不會很大，甚至都到規範的限值都有點遠，為什麼呢？控制這一點的是地震力，因為柱子不單單是抗壓構件，還是抗彎構件，高層建築可以看做是一根懸臂樑，在地震的時候，一層的柱根收到剪切力和彎矩的雙重作用，因此柱子的截面尺寸對於這抗彎抗剪兩個指標就很重要了，因此混凝土柱子裡面的鋼筋都比較大，甚至會做成鋼骨柱，相較之下，抗壓反而不是考慮的重點。

你是不是還想問珠峰幾千米高怎麼沒把最下面的山體壓壞呢？^_^

簡短說就是我們算過，它不會裂

看這個問題，如果外行知道還有預應力這麼個東西，是不是要瘋了...

最下面的柱說承受的力最大，樁不願意了，樁說自己承受的力最大，地球不愛聽了

常用混凝土的重度為24kN每立方米（每立方米體積重量2.4噸）。C30混凝土抗壓強度14.3x10^3kN每平方米。
那麼，理想狀態下，一根上下等粗的實心混凝土柱體最高可以造(14.3x10^3kN/m^3)/(24kN/m^2)=595.83m
實際工程還需考慮更多問題，設計人員為了解決樓房高度太大引起的底層壓力過大問題，一般會將建築設計成下大上小的結構。同時，設計時選用的混凝土等級也會有相應的提升。

最簡單的說就是都是通過計算的，你真去高層框架部分看看，會發現越往下柱子越大。

我終於明白了知乎就是本專業的一看wk這還用問，其他專業的人一看好有意思快來看看呀的地方，其實有個網站叫百度的。

贊最多的答案說得很好，鋼筋混凝土結構的承重能力真的很驚人，高樓建好立在地上，只有樓底部與地面連接，綜合考慮風荷載，地震力，人群荷載等各種因素的作用下，高樓兩側分別對地面產生一個拉應力和一個壓應力，一般現在高樓施工採用的混凝土強度都很高，所以受壓一側混凝土不會被壓壞，反而受拉一側拉應力很大，所以應配很大的鋼筋以防高樓底部被拉壞（其實說專業點就是受拉鋼筋先達到屈服強度而受壓區混凝土還沒被壓壞）所以高樓的承重柱主要考慮的是抗拉和抗剪切，而抗壓往往離規範規定的還很遠

只在工地呆了一年多點而且專業不是這方面來瞎說幾句吧主樓的地基倒是忘了地下室的底柱下面都還有承台窩子承台窩子想成蠟燭是柱子下面的燭台就是窩子很穩吧（滾還有就是前面很多專業的大神們也都說了混凝土是分標號的越下面越大都是C60 上面越來越小穩定成C30了構造柱居然都C20oyz 我之前呆的項目無論是主樓還是地下室在最底層都有很多梁不知道這個梁有沒有啥分擔效果（主樓1層是架空層做商鋪噠很高）也有大神說裂縫的事確實… 經常看責任工長在會上就說混凝土開裂啊蜂窩面啊要趕緊處理其實就是拿水泥糊上去而且不要忘了鋼筋的存在啊啊啊鋼筋工在綁鋼筋的時候超辛苦的好像地下室柱子的鋼筋都是兩個手指那麼粗我不知道書面上怎麼叫鋼筋大小的給忘了_(:з」∠)_ 柱子豎著4根大鋼筋橫著每隔20公分就會綁一個小鋼筋綁成四角都有固定的那種口才不好查查規範就知道了梁也是整棟樓都是鋼筋混凝土不敢偷工減料的呀鋼筋也要做實驗的如果彎一下就斷是要換的而且國家在11年還是12年規定鋼筋換的更粗了（我只能這樣表達）感覺一年多的資料沒有白寫灰塵沒有白吸肯定有很多錯誤還望各位大神原諒 Ps：我們工地有少修一根梁的有把裝飾用的柱子也弄錯噠年前還有外裝飾的塗料不合格現在就開始裂縫噠（聽說會打官司）室內冷熱橋那裡早就裂縫啦而且很嚴重每戶都有這種情況反正我不在那裡啦～

事實上現在在中國純框架結構已經很少有人做了，題主這個問題其實提的相當好。
光靠柱子承重當然沒問題，300*300的不行就改成400*400的，C60的不行就上C70上C80，反正現在超高強混凝土有的是，只要你有錢。
但是工地是要賺錢的啊親，如果真的是為了建設共產主義那人人都直接去買預製件好了，7天一棟房子何樂而不為呢？而且現如今的預製件裝配出來的效果比現澆的都要好，無論是從美觀性上還是結構性上看，速度又快。
純框架結構最主要的問題，一是成本，上面說了，二是抗剪能力太差，無論是風荷載還是地震荷載實際上歸根結底都是水平荷載，而純框架結構所有牆體都是填充牆，水平方向上是沒有承載力的，所有的彎矩都由混凝土柱來承受，就不得不進一步提高混凝土的強度，提高立柱的體積，這顯然是極不經濟的。所以現在純框架結構幾乎沒人做了，像廠房這種低層的建築做個鋼結構就行了。
所以現在只要是商品房，90%都是框剪結構，將一部分填充牆改成剪力牆來承受水平荷載。或者有些設計更直接，全剪力牆結構，經濟實惠，反正牆你總歸是要砌的嘛~

土木狗來了，因為混凝土很抗壓。什麼？你說的是超高層建築，那就把柱子作大！！還是不夠？那就多立幾根柱子！bingo ！完美解決！

，那麼，問題又來了！柱子被壓彎，被壓扭曲，怎麼辦？柱子不要太細太長就好了嘛，加梁，加整面混凝土牆！像快遞員包快遞一樣全部包的嚴嚴實實。什麼，還不夠？全部牆面都用混凝土！又一次完美解決！
什麼？建築太高容易被推倒？被風吹倒或地震震倒？關鍵是插得深，插到50米以下的基岩，maybe100米以下，只要你樂意。

想法大概就是這麼簡單，實現起來很難。

30層的都是剪力牆了，那會用柱子，截面大了甲方不會同意

越往下面，抗壓強度越大，同時增加受壓面積以減小壓強。這個工地上幹活的小工都懂。

這就是結構工程師要做的事情；
其實，鋼筋混凝土結構本來都是帶裂縫工作的。

豬小寶說的淺顯易懂，讓外行人容易明白，不需要太深入和詳盡的專業解說。但是某些同行酸不拉幾的評論和所謂補充，正好印證了「滿罐子水不盪，半罐子盪」的古話。

這個問題很有深度，可以追朔到力的起源，神是否存在，存在的形式，以及可知的，不可知的部分。

用的是剪力牆啊，地標超高層用鋼結構啊，高層哪裡還能用柱子

你的腳底板為什麼不會被壓裂？