高層建筑都有顆堅(jiān)強(qiáng)的心-視野
今日的高大建筑,最吸引人眼球的,似乎是其克服垂直方向地心引力的成就。但其實(shí),這些現(xiàn)代建筑背后的工程技術(shù),還必須接受另一維度的檢驗(yàn),那就是對(duì)水平方向的風(fēng)力的計(jì)算。
建筑中對(duì)于風(fēng)的考慮,自古就存在了。比如古代中國(guó)人蓋房子,會(huì)選擇河流的北面,或者山坡的南面,這就是一種避風(fēng)的方式。直到今天,陜西的黃土高原上,仍然有挖在地面之下的窯洞。水平面下的院子和窯洞,能夠有效地避開(kāi)塬(注:黃土高原地區(qū)的一種地貌,四周陡峭,頂上平坦)上的冷風(fēng)。
從故宮太和殿的大頂,到江浙沿海青磚黑瓦的傳統(tǒng)平房,屋頂?shù)臉邮剑藵M足審美的需要,還需科學(xué)的考證,比如屋頂傾斜的角度就很有講究。雖然工匠未必能說(shuō)得清楚,但一定傾斜角度的屋頂確實(shí)可以有效地降低強(qiáng)風(fēng)對(duì)建筑的沖擊力。
嚴(yán)格意義上講建筑師對(duì)風(fēng)的關(guān)注,源于1940年倒塌的美國(guó)塔科馬大橋。這座現(xiàn)代化的鋼筋混凝土斜拉索大橋只存在了短短4個(gè)月,就被風(fēng)給吹塌了。
今天大型建筑工程所采用的很多方法,都是從對(duì)塔科馬大橋的加固和倒塌原因的研究中總結(jié)出來(lái)的。如增加液壓阻尼設(shè)備,這個(gè)不起眼的小玩意兒,可以讓整個(gè)橋梁不至于越抖越厲害。
相對(duì)于橋梁來(lái)說(shuō),高層建筑更是現(xiàn)代社會(huì)的象征,同時(shí)也更加為風(fēng)所困。這些高聳入云的大個(gè)頭,在風(fēng)的面前,既不能太強(qiáng)硬,也不能太軟弱。太強(qiáng)硬了,缺少韌性,一旦超過(guò)極限,容易一敗涂地;太軟弱了,就更會(huì)隨風(fēng)起舞,同談安全。
事實(shí)上,絕大多數(shù)的超高建筑,在風(fēng)的作用下,都會(huì)發(fā)生水平方向的位移。在這些建筑中辦公的人,特別是在高層辦公室工作的職自,都需一段時(shí)間,才能逐漸適應(yīng)那種暈暈的感覺(jué)。不過(guò)這些看上去搖搖擺擺的高層建筑,往往都有一顆堅(jiān)強(qiáng)的心——高樓的中間,往往是電梯的周圍,是高強(qiáng)度的銅梁結(jié)構(gòu),這就像整座大廈的一根定海神針,足以保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。
還有一些建筑采用的方法,看上去更為有趣,比如在樓頂放置幾百噸重的大水泥塊,由電腦控制。這些東西所組成的既原始又前衛(wèi)的系統(tǒng),可以判斷建筑在風(fēng)力作用下?lián)u擺的方向,然后做反向的運(yùn)動(dòng),通過(guò)調(diào)整重心,來(lái)降低整體的搖擺和晃動(dòng)。這和走鋼絲的雜耍演員,手持一根平衡棒,是一個(gè)道理。
從20世紀(jì)60至70年代開(kāi)始,就已經(jīng)有一幫大學(xué)的研究人員以研究“鳳工程”養(yǎng)家糊口了。那些飽受風(fēng)災(zāi)襲擊的發(fā)打國(guó)家,比如美國(guó)和日本,都通過(guò)立法或者設(shè)定長(zhǎng)期計(jì)劃,花幾百上千億美元研究防風(fēng)抗風(fēng)的科學(xué)理論和工程方案。不過(guò)直到今天為止,最有效但也是最貴的測(cè)試方式,還是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量,至少也是風(fēng)洞模擬。因?yàn)橥耆行У臄?shù)學(xué)模型,可以說(shuō)至今仍然沒(méi)有建立起來(lái),風(fēng),實(shí)在是太復(fù)雜了。
作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家,中國(guó)這個(gè)舞臺(tái)讓很多世界建筑設(shè)計(jì)大師心向往之。那些知名的大型建筑,比如東方明珠以及周圍椿林總總的摩天大樓、跨海大橋,其中有不少就是在中國(guó)自己建立的大型風(fēng)洞群實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行驗(yàn)證的,而這里同時(shí)也是國(guó)家最先進(jìn)飛行器進(jìn)行空氣動(dòng)力驗(yàn)證的地方。至于它們的具體位置嘛,還是不能為外人所知的。