结构设计
支持634米的技术支持
一座高达634米的巨塔，
它如何得到安全支撑？
东京晴空塔是世界上唯一一座将尖端科技与日本匠心精神相结合的建筑。
我们将用通俗易懂的方式解释实现这一高度和安全目标的结构设计巧思。
东京晴空塔结构设计详解
STRUCTURAL
DESIGN?
我们将从探索未知领域开始。
东京晴空塔的高度约为634米。
2006 年，东京晴空塔的建设地点被确定为墨田区的押上地区时，日本最高的建筑是东京塔（由日建设计设计），于 1958 年建成，高约 333 米。
经过大约 50 年的努力，他们正试图达到近乎两倍的高度，这是一项前所未有的壮举，利用尖端技术，这是一次“进入未知领域的挑战”。
为了确保安全，我们首先对这片未知领域进行了研究。
了解600米高空的风况
为了研究600米高空的风况，我们发射了一个名为无线电探空仪的气象气球，用于研究高空风速分布和风湍流情况。除了标准的地面勘测外，我们还采用了一种非常规的勘测方法（微震阵列勘测），以探测地下约3公里深处的地质结构，从而更准确地模拟该地区在地震发生时的震动情况。
通过这些细致的调查、各种设计创新及其验证，我们证实了其在抗震防风暴方面的安全性，而这通常是传统摩天大楼设计中无法预料到的。
像一棵大树一样，
它如何与地面连接
建筑物越高，地震和强风期间，建筑物地基受到的“拉力”和“压力”就越大。
对于像这座塔一样高而细长的结构，会受到特别大的力。
这个难题需要通过地面设计来解决。
这就像钉鞋鞋底上的墙钉一样。
因此，基础桩被设计成带有节点的墙状结构，以增加摩擦阻力并抵消这种影响。这些节点就像“钉鞋的鞋底”。此外，通过使这些墙状桩连续并呈放射状分布于地下，目的是使其像“树根”一样与土壤融为一体。
此外，地上可见的塔钢筋与地下桩基连续连接，直接传递力。换句话说，它就像一棵从大地中长出的参天大树。
连接和集成钢筋框架设计
支撑塔的高强度钢材背后的秘密
我们采用“高强度钢管”作为结构部件，其强度约为标准钢筋的两倍。
塔的钢管非常巨大，直径达 2.3 米，厚度达 10 厘米。
该塔的结构为“桁架结构”，这是一种由主构件、水平构件和斜撑构件以三角形方式连接而成的结构框架。构件之间的连接采用一种称为“分支节点”的方法，即直接焊接钢管，无需使用钢板或其他中间部件。这种方法不仅外观简洁，而且在耐腐蚀性方面也具有优势。
钢筋塔概览
| 鼎桁架 | 由四根立柱、水平构件和支撑构件组成的柱系统。这些构件位于三角形平面形状的每个顶点。 它将作为抵抗水平荷载的主要结构构件。 |
|---|---|
| 水平连接桁架 | 中央塔是一根柱子，每隔两层（25米）连接一个环形桁架。它既是水平力（平面内）的传递构件，又是鼎桁架和外围柱的屈曲加劲构件。 |
| 环形桁架 | 每层每隔 12.5 米设置水平构件。它们起到加固外围柱的抗屈曲作用。 |
一种减少建筑物摇摆的新机制中心支柱振动控制系统
为了建造一座能够抵御地震和强风的安全可靠的建筑物，我们进行了各种尝试，最终采用了一种新的振动控制系统，该系统将中心的钢筋混凝土圆柱体（中心支柱）与外围的钢筋框架塔在结构上分离，中心中心支柱的上部起到“配重”的作用。
其原理是应用了一种名为“质量增加机制”的现代振动控制技术，该技术可在强震期间将响应剪力降低约40%。另一方面，传统的日本宝塔，例如“五重塔*”，从未因地震而倒塌，据推测，其秘诀在于建筑物的中央柱，也称为“中心支柱”。
我们怀着对这一古老智慧的深深敬意，将其命名为“中心支柱控制”，借用五重塔的比喻。
- 五重塔是日本特有的木结构建筑。虽然曾有因台风和火灾而倒塌的记录，但至今没有因地震而倒塌的记录，据说它具有极佳的抗震性能。关于其抗震性能优异的原因众说纷纭，但普遍认为，被称为“中心支柱”的中央支柱起着至关重要的作用。
质量添加机制
这种振动控制系统通过在建筑物上增加一个额外的质量块（重量块）来抑制建筑物的整体震动。该额外质量块在地震期间的振动频率与主体建筑不同，从而抵消主体建筑和额外质量块的振动。虽然通常使用钢块或混凝土块作为额外质量块，但也存在使用大型设备或蓄热罐的例子。这是世界上首例使用中心支柱（楼梯间）作为额外质量块的案例。
东京晴空塔的中心支柱
就东京晴空塔而言，这指的是中央圆柱形部分（由钢筋混凝土制成，内部设有紧急楼梯）。它被命名为“中心支柱），以表达对五重塔古老智慧的深深敬意。
内容提供商
日建设计株式会社“东京晴空塔设计项目”
来自参与东京晴空塔设计的日建设计公司的特别内容。
您可以从结构设计的角度查看有关东京晴空塔的内容，包括实际使用的结构技术以及参与该项目的设计师们的心声。
