央視新大樓解碼：挑戰結構和重力
發布時間：2010-01-14 共2頁
在這些建筑中，央視新大樓無疑是一座能夠瞬間擊中人的視覺和心靈的建筑。
整個央視新大樓，可謂是鋼鐵構建的“帝國”。整體用鋼量12.5萬噸，是“鳥巢”用鋼量的3倍。其中使用到的鋼構件，沒有一個是相同的，這在世界上也是絕無僅有的。
挑戰結構和重力
2002年，當荷蘭大都會建筑師事務所庫哈斯公布央視新大樓的建筑設計方案時，人們簡直不敢相信建筑可以做成這樣。即使到了今天，這座挑戰想象力的建筑已經 “扭曲”著屹立在北京東三環，人們依然驚奇，它是如何建成的。
“誰說結構是不能重新設計的？誰說重力是不可戰勝的？”事實上，在上世紀末之前，庫哈斯的奇思妙想，在技術上還是不可能完成的。而在現實設計與施工中，又化為了一道道不斷需要逾越的坎。
2008年1月23日，高度達234米的央視新大樓全面開始安裝玻璃幕墻，其電視文化中心(TVCC)將在8月奧運會期間投入使用，并進行奧運賽事直播。他們做了一個9米高的結構模型，按照最不利的荷載因素組合起來，放在一個能模擬地震的液壓平臺上，上面安裝了數百個傳感器，用來監控塔樓上1萬多根構件的位移，并測量在不同情況下哪個部位承受的壓力最大。“震到9度也沒有震壞，確定是安全的。”
這座全新的建筑，在北京的天空下，顯得格外的“扎眼”。
兩座豎立的塔樓雙向傾斜6度，在162米高處被14層高的懸臂結構連接起來，兩段懸臂分別外伸67和75米，且沒有任何支撐，在空中合龍為L形空間網狀結構，總體形成一個閉合的環。
人們通常認為摩天大樓應該高聳入云，因此這樣一種回旋式結構在建筑界并沒有現成的施工規范可循。
“從技術角度看，這個建筑最大的難度就是傾斜加懸挑。”中國工程設計大師、華東建筑設計研究總工程師汪大綏說。高層建筑結構設計方面最難的是3個問題：傾斜、懸挑、扭轉，央視新大樓占了2項。汪大綏和他的團隊負責央視新大樓的結構設計。
尤其是，央視大樓傾斜的方向和懸挑的方向是一致的，就更給人一種視覺上的“搖搖欲墜”感。
由于北京位于地震帶上，這個貌似不穩定的建筑，是否能經受地震和大風的襲擊，一直是人們議論的話題。施工前一些專家團隊曾對央視新大樓進行評估，認為其結構不太合理，如果一定要造，代價會很大。
“一個建筑方案的取舍，結構不一定是一個決定性因素，如果希望建筑成為一個標志的話，結構就會退居第二。”汪大綏說。
在這種情況下，央視新大樓既要保證安全性，又要體現經濟性，就給結構設計帶來了很多需要研究的問題。
對于高層建筑來說，抗震、抗風的最關鍵因素就是傾覆力矩，就是水平作用力與建筑高度的乘積。
另外，建筑在地震作用下抗震性能的好壞，取決于建筑本身的延性，也就是建筑是否能在地震往復位移中快速地消耗地震的能量。“因此我們希望柱子有很好的耗能機制。”
央視新大樓的柱子采用的是型鋼組合柱，是由混凝土和鋼兩種材料組成的。出于抗震的要求，所使用的鋼材必須要有很好的延性，可以發生很大的變形，但在變形耗能的過程中又不至于發生損壞。
據介紹，一般建筑使用的型鋼組合柱中鋼的比例在10%~15%，但是央視新大樓出于對外形的考慮，希望柱子的尺寸小一點，因此提高了含鋼率，達到了30%。“含鋼量如此高的柱子，它的力學特性怎樣，之前不知道。”汪大綏說。
汪大綏解釋說，測試含鋼量30%的柱子延性，屬于構件基本力學行為的試驗，必須把含鋼量從低到高，一點點做上去，做的時候還需要力的不同比例。要進行大量的試驗，來驗證高含鋼率組合柱的受力性能。
經過測試，30%高含鋼率組合柱在大震作用下，延性和鋼柱基本相近，具有很好的抗震性能。“雖然高含鋼率組合柱是在央視新大樓特定條件下的產物，以后也沒有必要推廣，但重要的是我們摸到了高含鋼率柱子的特性。”汪大綏說。
另外，一般建筑的柱子只是在地震發生往復運動時局部受拉或瞬間受拉。而央視新大樓塔樓由于傾斜，有些柱子是永久性受拉。為了使永久性受拉柱堅固可靠，經受得住地震和大風的侵襲，設計還采用了高強度的錨栓，把柱子牢牢地錨固在底板里。
“這是大樓唯一采用進口鋼材的地方，錨栓受拉承載力達到每平方厘米1萬公斤，一般建筑的使用也就是4000~5000公斤。這種做法在房屋建筑中也很少用到。”
為了確保安全，汪大綏告訴記者，他們做了一個9米高的結構模型，按照最不利的荷載因素組合起來，放在一個能模擬地震的液壓平臺上，上面安裝了數百個傳感器，用來監控塔樓上1萬多根構件的位移，并測量在不同情況下哪個部位承受的壓力最大。“震到9度也沒有震壞，確定是安全的。”
整個央視新大樓，可謂是鋼鐵構建的“帝國”。整體用鋼量12.5萬噸，是“鳥巢”用鋼量的3倍。其中使用到的鋼構件，沒有一個是相同的，這在世界上也是絕無僅有的。
挑戰結構和重力
2002年，當荷蘭大都會建筑師事務所庫哈斯公布央視新大樓的建筑設計方案時，人們簡直不敢相信建筑可以做成這樣。即使到了今天，這座挑戰想象力的建筑已經 “扭曲”著屹立在北京東三環，人們依然驚奇，它是如何建成的。
“誰說結構是不能重新設計的？誰說重力是不可戰勝的？”事實上，在上世紀末之前，庫哈斯的奇思妙想，在技術上還是不可能完成的。而在現實設計與施工中，又化為了一道道不斷需要逾越的坎。
2008年1月23日，高度達234米的央視新大樓全面開始安裝玻璃幕墻，其電視文化中心(TVCC)將在8月奧運會期間投入使用，并進行奧運賽事直播。他們做了一個9米高的結構模型，按照最不利的荷載因素組合起來，放在一個能模擬地震的液壓平臺上，上面安裝了數百個傳感器，用來監控塔樓上1萬多根構件的位移，并測量在不同情況下哪個部位承受的壓力最大。“震到9度也沒有震壞，確定是安全的。”
這座全新的建筑，在北京的天空下，顯得格外的“扎眼”。
兩座豎立的塔樓雙向傾斜6度，在162米高處被14層高的懸臂結構連接起來，兩段懸臂分別外伸67和75米，且沒有任何支撐，在空中合龍為L形空間網狀結構，總體形成一個閉合的環。
人們通常認為摩天大樓應該高聳入云，因此這樣一種回旋式結構在建筑界并沒有現成的施工規范可循。
“從技術角度看，這個建筑最大的難度就是傾斜加懸挑。”中國工程設計大師、華東建筑設計研究總工程師汪大綏說。高層建筑結構設計方面最難的是3個問題：傾斜、懸挑、扭轉，央視新大樓占了2項。汪大綏和他的團隊負責央視新大樓的結構設計。
尤其是，央視大樓傾斜的方向和懸挑的方向是一致的，就更給人一種視覺上的“搖搖欲墜”感。
由于北京位于地震帶上，這個貌似不穩定的建筑，是否能經受地震和大風的襲擊，一直是人們議論的話題。施工前一些專家團隊曾對央視新大樓進行評估，認為其結構不太合理，如果一定要造，代價會很大。
“一個建筑方案的取舍，結構不一定是一個決定性因素，如果希望建筑成為一個標志的話，結構就會退居第二。”汪大綏說。
在這種情況下，央視新大樓既要保證安全性，又要體現經濟性，就給結構設計帶來了很多需要研究的問題。
對于高層建筑來說，抗震、抗風的最關鍵因素就是傾覆力矩，就是水平作用力與建筑高度的乘積。
另外，建筑在地震作用下抗震性能的好壞，取決于建筑本身的延性，也就是建筑是否能在地震往復位移中快速地消耗地震的能量。“因此我們希望柱子有很好的耗能機制。”
央視新大樓的柱子采用的是型鋼組合柱，是由混凝土和鋼兩種材料組成的。出于抗震的要求，所使用的鋼材必須要有很好的延性，可以發生很大的變形，但在變形耗能的過程中又不至于發生損壞。
據介紹，一般建筑使用的型鋼組合柱中鋼的比例在10%~15%，但是央視新大樓出于對外形的考慮，希望柱子的尺寸小一點，因此提高了含鋼率，達到了30%。“含鋼量如此高的柱子，它的力學特性怎樣，之前不知道。”汪大綏說。
汪大綏解釋說，測試含鋼量30%的柱子延性，屬于構件基本力學行為的試驗，必須把含鋼量從低到高，一點點做上去，做的時候還需要力的不同比例。要進行大量的試驗，來驗證高含鋼率組合柱的受力性能。
經過測試，30%高含鋼率組合柱在大震作用下，延性和鋼柱基本相近，具有很好的抗震性能。“雖然高含鋼率組合柱是在央視新大樓特定條件下的產物，以后也沒有必要推廣，但重要的是我們摸到了高含鋼率柱子的特性。”汪大綏說。
另外，一般建筑的柱子只是在地震發生往復運動時局部受拉或瞬間受拉。而央視新大樓塔樓由于傾斜，有些柱子是永久性受拉。為了使永久性受拉柱堅固可靠，經受得住地震和大風的侵襲，設計還采用了高強度的錨栓，把柱子牢牢地錨固在底板里。
“這是大樓唯一采用進口鋼材的地方，錨栓受拉承載力達到每平方厘米1萬公斤，一般建筑的使用也就是4000~5000公斤。這種做法在房屋建筑中也很少用到。”
為了確保安全，汪大綏告訴記者，他們做了一個9米高的結構模型，按照最不利的荷載因素組合起來，放在一個能模擬地震的液壓平臺上，上面安裝了數百個傳感器，用來監控塔樓上1萬多根構件的位移，并測量在不同情況下哪個部位承受的壓力最大。“震到9度也沒有震壞，確定是安全的。”
