300多米高,總重超一萬噸,巨獸埃菲爾鐵塔是怎麼建造的?

埃菲爾鐵塔 法國 建築 設計師 工程師 機械cax360 2018-12-15

【機械cax360第441期】埃菲爾鐵塔(也常稱為巴黎鐵塔)是位於法國巴黎第七區、塞納河畔戰神廣場的鐵製鏤空塔,巴黎最高建築物。


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埃菲爾鐵塔建成於1889年,初名為“三百米塔”,後得名自其設計師居斯塔夫·埃菲爾。埃菲爾鐵塔鐵塔是世界建築史上的技術傑作,也是世界上最多人付費參觀的名勝古蹟,累計參觀人數已超過三億人。1991年,埃菲爾鐵塔連同巴黎塞納河沿岸整體被列入世界遺產。


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埃菲爾鐵塔以312米的高度,佔據世界最高人造建築的位置長達四十年。其位於279.11米處觀景平臺是歐盟範圍內公眾能夠抵達的最高觀景臺,在全歐洲範圍內僅次於莫斯科的奧斯坦金諾電視塔。


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鐵塔的總高度曾通過安裝天線而多次提高,這些天線曾被用於許多科學實驗,現在主要用於發射廣播電視信號。


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埃菲爾鐵塔從1887年1月27日開始建造,共分為三層,分別在離地面57.6米、115.7米和276.1米處,其中一、二層設有餐廳,第三層建有觀景臺。


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從塔座到塔頂共有1,711級階梯,共用去鋼鐵7,000噸,12,000個金屬部件,250萬顆鉚釘,模仿人體的骨頭而建,極為壯觀屬於鏤空結構鐵塔,塔高為300米,總高320米。


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1889年5月15日,為給世界博覽會開幕典禮剪綵,鐵塔的設計師埃菲爾親手將法國國旗升上鐵塔的300米高空,由此,人們為了紀念他對法國和巴黎的這一貢獻,特別還在塔下為他塑造了一座半身銅像。


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▲鐵塔設計師埃菲爾


埃菲爾鐵塔的四個面上共刻有72個法國科學家、工程師和其他知名人士的名字,居斯塔夫·埃菲爾以此來銘記他們做出的貢獻。


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埃菲爾鐵塔的結構使用了7,300噸的熟鐵,若包括非金屬的部分共計約10,000噸。假設金屬的密度是每立方米7.8噸,將結構用的鐵熔化後,鋪在邊長125米的正方形中,鐵的厚度只有約6公分,可見使用材料的節省。


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因為鐵會熱脹冷縮,使得埃菲爾鐵塔的形狀會略為變化,靠近太陽一側的鐵會因為受熱而膨脹,塔頂最多會往遠離太陽的方向移動18公分。


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鐵塔最早的設計草圖,由Maurice Koechlin繪製,包括與巴黎聖母院,自由女神像等其他巴黎地標的大小比較。


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埃菲爾鐵塔的設計者是法國建築師居斯塔夫·埃菲爾。早年他以旱橋專家而聞名。他一生中傑作累累,遍佈世界,但使他名揚四海的還是這座以他名字命名的鐵塔。


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當初,法國政府雖然決定在巴黎建造一座世界最高的大鐵塔,但提供的資金只是所需費用的1/5。埃菲爾為實現他的設計,曾將他的建築工程公司和全部財產抵押給銀行作為工程投資。


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▲埃菲爾鐵塔的基礎建造


1887年1月28日,埃菲爾鐵塔正式開工。250名工人冬季每天工作8小時,夏季每天工作13小時,終於,1889年3月31日這座鋼鐵結構的高塔大功告成。


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▲埃菲爾鐵塔的金屬架搭建



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▲腳手架搭建鐵塔底部


埃菲爾鐵塔是由很多分散的碎片組成,看起來就像一堆模型的組件。不過,這些碎片可不是塑料的,而是金屬的,而且有18038個,重達10000噸,施工時共鑽孔700萬個,使用鉚釘250萬個。


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▲鐵塔第一層建造完成



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▲鐵塔第二層施工建造


由於鐵塔上的每個部件事先都嚴格編號,所以裝配時沒出一點差錯。施工完全依照設計進行,中途沒有進行任何改動,可見設計之合理、計算之精確。據統計,僅鐵塔的設計草圖就有5300多張,其中包括1700張全圖。


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▲鐵塔第二層建造完成



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▲鐵塔第三層施工建造

埃菲爾鐵塔佔地一公頃,聳立在巴黎市區賽納河畔的戰神廣場上。除了四個腳是用鋼筋水泥之外,全身都用鋼鐵構成。


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從塔座到塔頂共有1711級階梯,已安裝電梯,上下鐵塔十分方便。每一層都設有酒吧和飯館,供遊客在此小憩,領略獨具風采的巴黎市區全景,每逢晴空萬里,這裡可以看到遠達70公里之內的景色。


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▲鐵塔第一層電梯建造過程


埃菲爾鐵塔共有9部電梯。由於鐵塔底部寬大,電梯的下半截可以基本垂直放置,施工比較簡單,當時的法國公司Roux,Combaluzier和Lepape負責安裝東西兩條腿的電梯。


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埃菲爾鐵塔的第一層電梯不是用頂端安裝的機組往上抽轎廂,而是用裝在下方的裝置往上拉的,電梯公司用了兩條環形鏈條用剛性鉸接著轎廂。鏈條底部一端裝有3.9米直徑的巨大鏈齒輪,上面那端的則稍微小些,為防止屈曲,鏈條被封裝在管道里。


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第二層電梯安裝就要複雜很多,因為鐵塔從第二層開始傾斜,電梯不可能再垂直安裝,沒有法國公司想要承擔這項工作。最後,美國奧的斯(OTIS)電梯公司接下了這個活。


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▲奧的斯初期設計的第二層電梯

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▲奧的斯初期設計的第二層電梯


奧的斯將電梯做成雙層,每層載客25人,底層有一個外置平臺,坐了有一名電梯操作員,通過一個裝在塔腿裡的長12.6米、直徑9.65米、緩衝器衝程10.83米的傾斜液壓油缸,來移動一個帶有6個張緊輪的電梯拖架。

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▲鐵塔現在運行的第二層電梯



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▲鐵塔現在運行的第二層電梯


第三層電梯是由Léon Edoux設計製造,它的電梯轎廂安裝在一對81米液壓油缸頂端,油缸從第2層延伸到第3層,佔了將近一半的高度。


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電纜從電梯頂延伸至滑輪,再繞回到第2輛轎廂。每節轎廂重10噸,能搭載65名乘客,但是隻走一半的距離,乘客需要中間換乘電梯。


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由於埃菲爾鐵塔建築複雜,至今都要用人工油漆。每隔7年油漆一次,每次用漆52噸。鐵塔構架龐大,人工數目不能太多,一般在25人左右,工人們先用砂紙打磨鋼架,刮掉老化的漆皮,並刷上底漆。


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埃菲爾鐵塔所使用的油漆顏色十分獨特,由三種不同色度的褐色構成,底部是深褐色,頂部是淺褐色,它有一個專門的名字叫做"埃菲爾鐵塔棕褐色"。人們在遊覽時只為鐵塔高大宏偉的氣魄所驚歎,為她巧奪天工的創意所歎服,鐵塔的色彩反倒很少有人關注。

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