东京晴空塔,这座高塔 634 米的庞然大物,不仅是东京的地标性建筑,更是世界上第三高的独立式建筑。当你站在其顶端的观景台,350 多米的高空俯瞰整个东京,那壮丽的景色定会让你心旷神怡。若这高度还不足以满足你,再往上 100 即便是 Tembo 画廊,不过,恐高的朋友可得慎重考虑了。

东京地处地震活跃区,每五分钟便有地震活动记录。在晴空塔上待得久了,遇上地震的概率可不低。但别慌,这里反而是地震发生时全城最安全的地方之一。你可以悠然地坐下,喝杯咖啡,甚至享用美食,完全不必急着冲向出口。
晴空塔的抗震秘诀可不全在它精巧的钢结构上,更在于其精妙的工程设计和日本人克服困难的决心。风是设计高楼时必须考虑的关键因素,塔身虽比普通建筑薄,但原理相通。世界著名高塔的标志性外观,多得益于早期对抗风的突破。埃菲尔铁塔的锻铁材料坚固且相对较轻,使其达到 330 米的高度,但易弯曲。为解决此问题,工程师利用空气动力学原理,将塔身设计成俯冲的锥形,引导风从脆弱的上部流向坚固的底部,从而稳定塔身。

90 年后,多伦多的 CNN 大厦成为地球上最高的独立式建筑,其螺旋桨形横截面能减少风引起的摇摆,极大地增强了塔的强度,这种形状也被哈利法塔和即将建成的吉达塔采用。然而,在地震多发区,这种刚性设计却存在致命缺陷。许多日本建筑反而通过相反的设计经受住了时间的考验。

日本斑鸠法隆寺的宝塔,建于公元 711 年,是世界上最古老的木结构建筑之一。其五层结构代表五种元素,楼层间巧妙的接缝设计是其抗震的关键。横梁固定在未固定的凹槽中,地震时梁间摩擦滑动,吸收部分能量,保持结构平衡。而一根高大的木杆 “shinbashira” 则是这些建筑长寿的标志,法阳寺的新柱可追溯到公元 594 年。东京晴空塔正是向这座建筑致敬,其重要的抗震结构也被昵称为 “东京晴空塔”。

晴空塔的底部与加拿大国家电视塔和哈利法塔一样,采用三角形横截面,形成坚固的轮廓,将其牢牢锚定在地面上。每个角都有墙桩基础,深入地下 50 米,三个点之间是由钢筋混凝土制成的浅墙基础,连接并加固这些点,增加与地面的接触表面积,产生更大的摩擦力,以抵消强风期间塔楼的推拉力。

地面上的晴空塔由三个主要部分组成,观景台位于巨大的格子顶部,由高强度钢制成,强度是标准钢框架的两倍。底部管道宽 2.3 米,厚 10 厘米,从这里升起三个角桁架,由外部格架连接,与地基排列,形成三脚架效果,结构上逐渐圆润。里面是一个圆柱形金属部分,容纳电梯井和其他公用设施的塔楼,嵌套着一个巨大的混凝土柱 —— 新柱。这个钢筋混凝土躯干高 375 米,宽 8 米,底部混凝土厚度 40 厘米,尖端附近增加到 6 厘米。
当地震发生时,柔性桁架结构会摆动,但中央混凝土柱或新柱在结构上是分开的,以不同频率振动,抵消外部结构的一些振动。核心柱通过油阻尼器与钢塔连接,防止狭窄核心内的过度行程,足以吸收地震期间塔所受力量的 50%。而基础抗震隔离器是最后一道防线,巨大的混凝土芯支撑在六个橡胶基座上,每个基座厚 1.4 米。橡胶的柔韧性使其成为核心柱和地基之间的柔性连接,防止地震期间造成损坏。
晴空塔不仅在地震中坚如磐石,还承担着东京灾害规划系统中的重要角色。若城市遭受自然灾害,居民可依靠建筑顶部桅杆广播的重要信息。为保证其正常工作,需在最强地震和风力下保持稳定。调谐质量阻尼器是其两大秘诀之一,由巨大重物组成,起到钟摆作用,以不同频率摆动,吸收由风等力量引起的振动。两个减震器设计相同,均由倒立摆组成,框架由一系列弹簧和万向节支撑,减弱天空树尖端的风共振,防止电视传输干扰。

东京虽面临地震、洪水、台风甚至火山灰的威胁,但这些挑战并未阻止它成为地球上最具活力和最先进的城市之一。像晴空塔这样的建筑,正是东京工程韧性和独创性的体现,展现了建筑的真正精神 —— 克服困难,创造持久而非凡的奇迹。