以柔克剛堅(jiān)不可摧:日本蠶繭大廈的抗震設(shè)計(jì)

蠶繭大廈堪稱東京建筑中最具魅力的摩登大樓

蠶繭大廈是一座校舍建筑，外形酷似蠶繭，采用鋼架結(jié)構(gòu)

　　蠶繭大廈是一座校舍建筑，外形酷似蠶繭，采用鋼架結(jié)構(gòu)，以獨(dú)特的造型結(jié)構(gòu)吸引分解外來(lái)沖擊力，從而保障自身的穩(wěn)固性。蠶繭大廈的創(chuàng)新性外形和一流的立面設(shè)計(jì)處處體現(xiàn)了獨(dú)特的魅力，因而贏得了Emporis年度天樓獎(jiǎng)。

　　日本東京的摩天大樓鱗次櫛比，日新月異的街頭風(fēng)貌聞名世界，來(lái)自全世界的建筑大師都在這里盡顯示身手，展示著建筑藝術(shù)源源不斷的創(chuàng)造力。而今年4月正式投入使用的蠶繭大廈堪稱東京建筑中最具魅力的摩登大樓了。

　　蠶繭大廈是一座校舍建筑，外形酷似蠶繭，采用鋼架結(jié)構(gòu)，里面共有三個(gè)學(xué)校：東京時(shí)尚學(xué)校（ModeGakuen）、東京IT數(shù)碼學(xué)校（HAL Tokyo）和醫(yī)護(hù)理學(xué)校（Shuto Iko）。大廈可以容納1萬(wàn)名左右的師生同時(shí)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，里面三塊矩形的教室區(qū)圍繞著內(nèi)核旋轉(zhuǎn)120度角。從1層到50層，這些矩形教室區(qū)以曲線排列，電梯安裝在內(nèi)核中， “學(xué)生客廳”位于教室之間，面朝東、西南和西北三個(gè)方向，橢圓的外形纏繞在鋁制幕墻內(nèi)，從外面看就像一個(gè)巨大的人造蠶繭。

　　這座高達(dá)203.65米的超高校舍建筑地上有50層，地下2層，建筑面積3541平方米。這是由日本頂級(jí)建筑大師丹下健三(Kenzo Tange)的建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)的，其靈感來(lái)自“蠶繭”，不僅外形具有蠶繭的形態(tài)，其間架結(jié)構(gòu)也吸收了蠶繭的諸多優(yōu)點(diǎn)。

　　現(xiàn)代鋼筋混凝土建筑對(duì)抗地震的辦法大多是硬碰硬，通過(guò)加深地基、加強(qiáng)材料的堅(jiān)固性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固來(lái)保障大廈的安全。而蠶繭大廈卻展示了一種另類思維——以柔克剛，以獨(dú)特的造型結(jié)構(gòu)吸引分解外來(lái)沖擊力，從而保障自身的穩(wěn)固性。蠶繭大廈的創(chuàng)新性外形和一流的立面設(shè)計(jì)處處體現(xiàn)了獨(dú)特的魅力，因而贏得了Emporis年度天樓獎(jiǎng)。

　　蠶繭大廈的外觀

　　蠶繭大廈共兩部分，分別由50層的塔樓和底部6層圓形商業(yè)會(huì)展大廳組成。塔樓由3面鋼架結(jié)構(gòu)包圍處于中央位置的“內(nèi)核”，主體框架是鋼鐵斜格結(jié)構(gòu)，其表層還且一層與主體鋼架結(jié)構(gòu)沒(méi)有關(guān)系的外掛護(hù)網(wǎng)。當(dāng)外力作用于這種斜格結(jié)構(gòu)時(shí)（如圖6），大廈產(chǎn)生搖擺，這時(shí)從一個(gè)支點(diǎn)承受的沖擊力會(huì)被分散到上下左右的各個(gè)支點(diǎn)中，整個(gè)大廈的承受的外力就分散開(kāi)了，晃動(dòng)也隨之被吸引。這種結(jié)構(gòu)不但可以提高抗震的強(qiáng)度，對(duì)于風(fēng)力所引起的晃動(dòng)也能有效吸收。

　　塔樓高達(dá)200多米，對(duì)于大廈頂部的人來(lái)說(shuō)，一旦發(fā)生意外是不容易逃生的。為此，大廈頂部還特別設(shè)計(jì)了一個(gè)可開(kāi)閉的緊急援救平臺(tái)，用于直升飛機(jī)進(jìn)行救援活動(dòng)。這個(gè)平臺(tái)平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦有需要，只需要7分鐘就可以要打開(kāi)。但平臺(tái)可承受的重量不多，直升飛機(jī)不能降落在這個(gè)平臺(tái)上，只能進(jìn)行懸空救援。

　　支撐大廈的獨(dú)特間架結(jié)構(gòu)

　　塔樓的地基結(jié)構(gòu)很堅(jiān)固，先由36根直徑2.5米長(zhǎng)16米的樁基打入地下深處，其上鋪有1米厚的基礎(chǔ)墊層，在基礎(chǔ)墊層上面，正對(duì)塔樓地下的混凝土有3.8米厚。

　　塔樓從3個(gè)方向被主體鋼架斜格所包圍，這3個(gè)主體鋼架只在大廈的上部連成一體，而在下部則是分開(kāi)的，三足鼎立于地基之上。這個(gè)設(shè)計(jì)獨(dú)特的外殼使大廈有了很高的建筑強(qiáng)度，外殼包圍的“內(nèi)核”結(jié)構(gòu)的中間部分則連接著可以吸引橫向晃動(dòng)作用的油壓減震器裝置。因外力引起的晃動(dòng)，大約有30%可以被這一裝置所吸引，其它70%會(huì)被包括地基地內(nèi)的其它建筑構(gòu)件吸收。

　　蠶繭大廈獨(dú)特的設(shè)計(jì)與各種現(xiàn)代建筑技術(shù)的應(yīng)用，確保了整夜建筑的安全性與實(shí)用性。