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逗比的法国人和他们挚爱的“铁娘子”

“建筑科学之光”的前世今生 (上集)

· 科学趣闻

最近有小伙伴反应,觉得我们的文章太高冷了,这样很难涨粉啊!既然如此,那我们今天就来蹭个热点!

前些天,这个叫Nathan Paulin的法国职业运动员,在巴黎埃菲尔铁塔~走~扁~带~他在距离地面70米的高空中,从铁塔中央出发,在空中穿越塞纳河,走到特罗卡德罗广场,全程670米,用时37分钟,成为全世界在著名地标走扁带的第一人。

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小哥哥还挺帅

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大家都知道,埃菲尔铁塔是巴黎的地标性建筑物,更是世界著名的旅游胜地,以及各大盛会的举办场所。但却很少人知道,在一个多世纪前,这座建筑科学之光的诞生,竟伴随着潮水般的批判和指责。

今天,我们就来看看,这位塞纳河畔的“铁娘子”,如何走过百年沧桑之路,最终在岁月的洗礼中,成为法国人民的骄傲。

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故事要从1884年说起,那时的法国,刚刚从普法战争的阴影中走出来。为了彰显国力,法国政府计划在五年后,也就是1889年,举行一个世博会,纪念法国大革命胜利100周年。

1886年5月,法国政府面向全球进行世博建筑招标,这个命题作文的主题是高塔。

多高呢?世博组委会说,要超过当时世界最高的建筑,华盛顿纪念碑(高169m)……

除了要高!高!高!这座塔还需要符合两个条件:

1、能吸引参观者买票参观

2、世博会后能轻易拆除

anyway,在浪漫的法国人眼里,这座塔必须易安装!可拆卸!能挣钱!够装X!

此题一出,建筑界沸腾了,大家纷纷投稿。也因此,诞生了很多诡异的方案。比如,你不是要高吗?那我们就建一个顶天立地的断头台,惊不惊喜?emm……口味蛮重,但是好像不符合“能挣钱”这个要求,总不能向围观砍头的群众收钱吧!

再比如,你不是要装X吗?那我们就建一个擎天柱式的电线杆,在顶上装一个大灯泡,把夜间巴黎的街道照的比白天还亮!emm……所以电费你来付吗?

包括这些搞siao创意在内,法国政府一共收到了700多份方案,其实大部分还是挺靠谱的。

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还不赖吧?但他们还是败给了埃菲尔设计事务所。

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埃菲尔设计事务所,是当时法国最大的建筑公司之一。应该说,埃菲尔出品,必属精品。

 

比如这个自由女神像,其实是法国送给美国的礼物,里面的钢结构就是埃菲尔设计的。

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比如这个波尔多加隆河铁道桥,埃菲尔使用高压空气来驱动桥墩的技术,是当时法国乃至国际工程界的创举,这也是他终生最佳成就的表彰之一,接下工程的那年,他只有24岁。

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再比如,这个杜罗河铁路桥,当时世界上最大的非悬吊式大桥,这座桥一直使用了114年。

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SO!这样的建筑天才,碾压众人是必然的。但其实埃菲尔铁塔,不是个人的杰作,而是团队的成果。

最初提出创意的是,埃菲尔设计事务所的两位骨干工程师埃米尔·努吉耶Emile Nouguier&莫里斯·凯什兰Maurice Koechlin

这个是最初的草图,起的名字相当直白Pylône de 300m de hauteur 300米高塔。

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后来埃菲尔和工程师史蒂芬·索韦斯特Stephen Sauvestre,共同改进了铁塔的外观,解决了一系列技术问题,增强了铁塔的实用性。

埃菲尔团队受到好评,还有一个很重要的原因,那就是人家真的比那些来“蹭流量”的妖艳贱货,靠谱的多的多啊!他们用5329张机械制图,描述了将会用到的18038块不同的构件。你们感受下这些图纸

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最终埃菲尔公司的设计,拔得头筹。法国政府决定,就按照你们画的来建!

BUT…我们没有钱诶……

正式动工之前,埃菲尔计算出,塔的重量为6500吨,成本约315.5万法郎。

事实上,建成的铁塔重达7300吨,成本是预期的2.5倍。

最后,抠门的法国政府和阔绰的埃菲尔达成协议。注意:不是埃菲尔公司,是埃菲尔个人哦!政府筹集150万法郎,剩下的由埃菲尔自己搞定。作为交换,埃菲尔的公司可以收铁塔20年的参观门票……

没错,为了圈钱,他们又决定不拆人家了,真是丧心病狂!所以说,法国政府只负担了不到1/4的工程款,其余的都是埃菲尔自己,砸锅卖铁筹来的。

Anyway,1887年1月26日,埃菲尔铁塔终于要开建了!

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铁塔的底部,是四个54°倾斜的塔墩。为了确保铁塔的稳定性,四个塔墩必须处于同一水平线上,稍有差池就会让整个铁塔倾斜,所以打地基还是很重要滴!

可是大家别忘了,埃菲尔铁塔位于塞纳河畔。东、北两边塔墩的基柱,是扎在塞纳河里面的哟!工人必须在注入氧气的,防水密封舱内完成作业。不过,这些难不倒埃菲尔,毕竟人家设计了辣么多牛X闪闪的大桥。这一次,他采用了沉 箱 法!

就是在打地基之前,在东、北两个塔墩的施工地,分别修好四个大小为15m×6m铁板壳内充填素混凝土或石块的“工作室”。工人在工作室内进行挖掘,为了防止地下水渗入,施工时往工作室内部送入压缩空气,气压能够有效排出,地下水、淤泥和挖掘产生的废土。

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由于自身的重力,工作室会随着挖掘的深入不断下沉,直至塞纳河水下22m,最后,再用混凝土把工作室填平,地基就打好了。这项技术,后来被我国著名的桥梁专家茅以升,用于钱塘江大桥桥墩的建设。

为了随时矫正塔墩的高度,埃菲尔还在每个塔墩底部,安装了一台临时水压泵。事实上,直到今天,四个塔墩的误差,也没有超过7cm。

终于,1887年12月7日,埃菲尔铁塔的四条腿建好了。

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和鸟巢、水立方这些为大型活动而生的重要建筑不同,埃菲尔铁塔的建造,伴随的是法国民众的一片骂声。莫泊桑、小仲马联合了300多位社会名流,出来抗议。这些文学家带头,把他们骂人不带脏字的本事都使出来了。

请诸位设想一下,巴黎的美丽建筑怎么能与一个使人头晕目眩、怪异可笑的黑色大烟囱放在一起?黑铁塔一定会用它的野蛮破坏整个巴黎的建筑氛围,令巴黎建筑蒙羞,巴黎之美将在一场噩梦中彻底丧失。这是滴在纯净白纸上的一滴肮脏的墨水,是魔鬼强涂在巴黎美丽脸庞上的可怕污点。

莫泊桑晚年,常常在塔上用午餐。因为他说这是“巴黎唯一一个我不必看到它的地方”。

除了矫情的艺术家,科学界对埃菲尔铁塔也不看好!

建筑界:这座塔在下沉!!

生物界:铁塔的灯光会杀死塞纳河中所!有!的!鱼!

数学界:铁塔建到228m的时候,一定会塌的!

你说我的塔会塌?那咱们得好好唠一唠!埃菲尔表示,我们设计的铁塔,是一个很轻的结构。如果把它当作一个实体结构的话,它的等价密度,只有周围空气密度的7~8倍。

再假设,以塔墩为四个点外作接圆,再以这个圆为底,做一个把铁塔完全罩住的圆柱形容器。我们来算算

这个容器中空气的质量。

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外接圆的直径

√(2 * 124.92) =176.6m

外接圆的半径

176.6 / 2 = 88.3m

外接圆的体积

88.32 * 3.14 * 300=7347604.7 m3

(那时候铁塔还是300m高哦)

外接圆内空气的质量

7347604.71 * 1.29=9478410 kg

(空气的密度为1.29kg/m3)

也就说空气重9478.4吨,而我们的铁塔只有7300吨哦!

另外,如果将铁塔熔化,平铺在塔底,厚度只有6cm哦!所以说,我们会塌的那个数学家,你出来!但是又有人问了,这么轻,这么高,不会被风吹倒吗?

那么,我们明天继续用科学互怼!

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