上海中心当真能承受400米的水压？设计师详解《流浪地球》的一个小bug 建筑学院 • 2019-02-15 上午8:00 • 建筑设计, 行业资讯, 资讯 近日和家人去看了《流浪地球》，确实是一个非常精彩的电影，首先向所有主创人员，包括原著、导演、演员等等致敬，非常了不起，非常精彩！ 近日和家人去看了《流浪地球》，确实是一个非常精彩的电影，首先向所有主创人员，包括原著、导演、演员等等致敬，非常了不起，非常精彩！ 电影里面出现了一个非常震撼的情境，整个上海都被400多米的冰层覆盖了（图1）。CN171-11小分队一行穿梭在厚厚的冰层裂隙中，遇到险情。紧急情况下，他们通过某高层建筑的电梯井，成功从冰层裂隙底部中逃离到冰盖顶部。电梯这段戏因为牵涉到“爷爷”韩子昂的不幸牺牲，在整个剧情中交代了很长时间。而作为一名在国家自然科学基金“重大工程的动力灾变”重大研究计划中工作了8年的成员，自然一眼就认出了这个逃生的高层建筑就是目前中国最高的“上海中心”（这里向同济大学设计院上海中心设计团队致敬，上海中心在几十年后地球末日里依然巍然屹立）。 图1 《流浪地球》中的上海 根据剧情设定，在刹车阶段（地球停止自转阶段），巨大的海啸淹没了陆地（“妹妹”韩朵朵此时在上海被“爷爷”收留）。而后地球远离太阳，气温下降，海水冻成了冰层。但是，上海中心虽然被冰层紧紧包围（所以锤子要用机关枪来打开出路），但上海中心的电梯筒里面没有冰也没有水哦！！！也就是说，上海中心在刹车阶段的大洪水中，其电梯筒成功抵御了400多米的水压没有漏水！没有漏水！没有漏水！我想日本三菱电机可以借助这个案例给他家的电梯好好打打广告了。 当然，电梯技术会不断进步，电梯也可以更换，所以也许若干年后电梯就真的防水性能这么好了呢？作为土木工程师，当然我就想到另外一个问题：上海中心的电梯筒，是否能承受400多米这么大的水压力？ 上海中心的电梯井如图2所示，底部为边长大约30m的钢筋混凝土筒体，其最大壁厚为1.2m。 图2 上海中心的电梯井 我想在未来上海中心的使用过程中，这个钢筋混凝土筒大概是不会再变化的了。所以我们认为电影发生时的电梯筒和现在的电梯筒一样。当然，为了更加真实，我们找到了此前课题组建立的上海中心的详细结构模型，进一步考虑外框架以及伸臂桁架等构件对电梯筒的增强作用。 (a) 整体 (b) 局部 图3 上海中心的精细化非线性有限元模型 具体有限元建模策略为“以非线性计算性能良好的大型通用有限元程序MSC.Marc 2007为平台，建立了该超高层建筑的有限元模型。模型中包含的主要单元类型如下：空间梁单元模拟外围次框架、桁架和塔冠等型钢构件以及剪力墙边缘构件中的型钢；分层壳单元模拟核心筒中的剪力墙和连梁；空间杆单元模拟连梁上下铁的纵向钢筋；膜单元模拟楼板；空间杆单元和分层壳组成的组合模型模拟巨型钢骨混凝土柱。”（详见《工程地震灾变模拟：从高层建筑到城市区域》，科学出版社，2015）。 我们把水压力加载在电梯筒外壁（图4），看看计算结果如何。 图4 在电梯筒外壁施加水压力 逐步增加电梯筒外的水压力，看看电梯筒到底能抵抗多大的水压。结果表明，当最大水压力达到1.8MPa（大概是180m水头高度）时，电梯筒就已经达到强度极限，再也顶不住了（图5）。另外在这样的压力下，电梯筒混凝土已经严重开裂（图6），实际上也无法保证密闭阻水了。所以，上海中心的电梯筒是无法抵抗400m的水压力的。 图5 电梯筒荷载-变形曲线 图6 电梯筒开裂区域分布图 当然，这里大家可能还要问一个问题，CN171-11小分队是从冰层裂缝底部开始爬的，但是不一定是从地面啊，也许那里的水头没有400m呢？为了研究这个问题，我们又仔细看了一眼冰层裂缝的画面（图1）。大家可以注意到冰层裂缝的底部在东方明珠下部大球以下，而冰层裂缝顶部在东方明珠上部第二个球以上。根据东方明珠塔的设计数据（图7），不难看出这段冰层的高度也已经远超过了200m。而根据上面的分析结论，上海中心的电梯筒是抵抗不了超过180m的水压力的。所以这里是《流浪地球》中的一个bug，虽然原作刘慈欣先生是华北水利水电学院水电工程系毕业的。 图7 东方明珠塔高度示意图 当然，瑕不掩瑜，《流浪地球》真的是个很不错的电影，推荐大家一定要去看一看。写一部好的科幻作品需要很多科学知识，这个真的不容易。科幻电影的价值，就是启迪想象力，启迪思考，希望未来能看到更多更好的国产科幻作品！ 相关研究 本文来自 © 建筑学院， 发布于 © 建筑学院官方网站。 未经授权，禁止转载或摘编。 编辑版本版权归 © 建筑学院官方网站 所有， 设计、图纸及照片版权归设计方 © 建筑学院 ↗ 所有。 查看作者在建筑学院发布的更多作品： 建筑学院 @ 建筑学院官方网站 上海 建筑学院编辑 下载原图 收藏 7 关于作者 建筑学院编辑 关注私信 9.0K 文章 202 评论 6 粉丝 建筑学院（ArchCollege）是中国领先的建筑师移动垂直社区，成立于2012年，超过 70% 的年轻建筑师正在使用我们的产品。我们致力于通过建筑设计新媒体与在线教育平台，连接教育、行业与科技，为建筑师提供灵感与成长支持，陪伴并见证每一位青年建筑师的专业进阶与时代探索。 重庆万科森林公园销售展示中心 /LWK + PARTNERS 上一篇 2019-02-15 上午7:30 联合国地理信息管理论坛德清永久会址 / 浙江大学建筑设计研究院有限公司 下一篇 2019-02-15 上午8:30 猜你喜欢 互生：余德耀美术馆新馆 / 山水秀建筑事务所 2023-09-07 公共建筑设计 中国初代房地产商与职业建筑师的沉浮 2018-12-08 建筑设计 上海佘山世茂洲际酒店 / JADE + QA 2019-02-26 建筑设计 将大酉山和小酉山藏于让努维尔的红色街道中/Wutopia Lab·俞挺 2021-06-11 娱乐空间设计 上海复合体验馆 / 红山设计 2020-09-27 室内设计 上海嘉杰国际广场改造 / AIM 2021-09-07 城市综合体 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交 评论列表（7条） Mraz 2019-02-15 下午1:42 硬核杠精233 回复 Rue 2019-02-19 上午11:24 你们这种神仙杠精，真的是服了，你行你咋不去写小说，你咋去拍电影啊，有啥意思，你觉得自己很牛逼？ 回复 ofelia~k 2019-02-19 下午5:00 @Rue：人家客观写出了研究结果，咋了？ 回复 不放豆芽 2019-02-15 上午8:57 ？？？ 回复 八路车到南湖 2019-02-16 下午1:03 最后一段话是护身符 回复 H-Design 2019-02-17 下午8:55 如果地球停止自转，海水应该是从低纬度地区涌向高纬度地区，上海接近30度的低纬度，应该只会退潮 回复 silver 2019-02-18 下午12:59 北京到杭州经过上海，而且还到了陆家嘴是个更基本的问题 回复 罹落 2019-02-19 下午1:27 @silver：难道不能经过么？北京到杭州的高铁也会经过上海啊…… 回复 马踏飞猫 2019-02-18 下午1:01 设计师不应该从这方面思考，哈哈，这是结构工程师们看事物的角度 回复
