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筑梦天下解说词脚本|全球抗震建筑代表

文案配音员:DN183
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Part 1

 

主持人1:你好,欢迎收看《筑梦天下》,我是周瑛琦。上个月6号,在我们宝岛台湾东部海域发生6.5级地震,之后还陆续受到余震的影响,花莲有四座大楼倾倒;看着坍塌的建筑,损坏的道路,我们心系着当地人的生命和财产的安全。像地震这样的天灾,人类无法避免;成功预测和有效抵御它们,对于像是地质学家、气象专家等专业人士来说,是他们终身的使命。但是呢,这一使命还关系到另外一群人,那就是我们的建筑设计师和工程师。有统计发现,建筑物倒塌造成的破坏、是地震灾害的第一“杀手”,有近90%的人员伤亡都与此有关。提高房屋建筑的抗震能力,是保护人类安全的最直接措施。有人可能会对建筑物抗震设计存在一个误区,认为建筑物的抗震设计仅仅与结构工程师有关,而与建筑师没有太大关联。但是,一次次地质灾害不断给我们敲墙了警钟,建筑师的设计工作,对于整个建筑的防震、具有重要的指导意义。仅靠结构抗震计算和抗震构造措施,是无法最大程度减少地震造成的损失。建筑师与工程师的合作至关重要。除了地震频发的区域,任何地方想要建造超高层建筑,同样面临抗震建减灾的难题。今天就带大家来看看全球几处抗震建筑的代表作。

 

VO:台湾地处环太平洋的地震带和火山带,每年都要经历大大小小二百多次地震;1999年台湾爆发9.21大地震,震级高达里氏7.3级,山崩地裂、大批楼房倒塌,许多死者被活埋在瓦砾堆中,成为台湾挥之不去的惨痛记忆。“九二一”地震之后,台湾掀起一股防震抗震的热潮。除了位于地震频发区域,台湾还时刻面临太平洋强飓风的侵袭;而台北地标性建筑——101大厦,正是在这样的条件下建成的,而且成为当时世界第一高楼。巍然耸立于台北上空的101大厦,是如何应付地震和台风,这双重自然力的侵袭呢?

 

VO:台北101大厦在外形设计上已经暗藏了玄机。它如同竹子般分段的结构,能够增加建筑的支撑强度。每一段都能将大楼的重量从外部集中到中间,让大楼更加坚固、更轻、更有弹性。101大厦的中心是巨型的悬臂骨架,外层则由8根超级坚固的巨型钢柱组成,它们就像是有弹性的脊椎,让大厦富有弹性,在地震时能够摆动而不断裂。

 

VO:对于101这样的摩天大楼来说,不需要地震,当风力达到足够大的时候,就足以对建筑物产生形变,使得身在其中的人感觉到“震感”。针对这个问题,101大厦有自己的秘密武器!而同时它也毫不吝啬的将这个秘密展示给公众:这就是悬挂于87到92层之间的那颗巨型金色大球。这颗“镇楼之宝”的大名叫:调谐质量阻尼器—Tuned Mass Damper。当外力作用使得建筑摇晃时,沉重的球体会以相应的频率摆动造成相反的作用力,进而大大减少了大楼的摆动幅度。这颗直径5.5米,重达660吨的风阻尼器不仅号称全球最大,也是全球唯一外露、面向公众开放参观的。101大楼的吉祥物Damper Baby的设计概念就是源自于这个风阻尼器。它不仅为101大厦保驾护航,也成为了最吸睛的景点之一。

 

主持人2: 说到地震,很多人立马会想到日本。据统计,世界里氏规模6级以上的地震中,超过二成都发生在日本。日本经历的大大小小的地震实在太多,其中像是1923年关东大地震、阪神大地震、3·11东日本大地震等都是毁灭性的大型地震,至今让人心有余悸。在这样的生存危机感之下,日本有严格的法律规定了建筑物的抗震标准,在建筑结构、选材上精益求精;还研发了先进的地基与地震隔绝技术,不易被震散的箱体式设计等等。日本不管是在抗震技术还是理念等方面都值得世界学习,但是对于它们的建筑师和工程师来说,努力和认真背后,是曾经灾后那些不可磨灭的画面。在2014年获得普里兹克建筑奖的日本建筑师——Shigeru Ban  坂茂、就是其中一个例子。一直以来非常重视环保和人文主义的坂茂很早就开始思考,建筑材料在抗震设计中所扮演的重要角色;使得坂茂如今成为了以大胆使用最廉价、最脆弱的材料而闻名的建筑师。而在阪神大地震后,坂茂被灾区景象所触动,他又开始思考灾后的重建问题。从那以后,在好多次、不同国家的地震后现场,我们都可以看到坂茂的身影和他的作品。他因地制宜,利用当地现成的技术和材料,发展出经济、便利,同时能够满足灾民基本生活需要和尊严的建筑。是什么样材料的房子呢?让我们一起来看看。

 

VO:克赖斯特彻奇(Christchurch)位于新西兰南岛东岸,被华人简称为基督城,是新西兰第三大城市。2011年2月22日,基督城发生了6.3级地震,地震导致高层建筑坍塌、车祸等惨剧,其中城市标志性建筑,一座有着100多年历史的圣公会大教堂被毁。而坂茂用纸,为基督城建造一个独特的替代品。

 

VO:没错,就是“纸”。这座“纸”教堂可以容纳700人,设计使用年限为50年。教堂由98根圆形钢管做支架,以特殊加工的纸板管做墙面和屋顶。每根纸板管直径60厘米,长16.5米,其表面涂覆有防水聚氨酯和阻燃剂。纸板管之间两英寸的空隙,使得阳光可以渗透到教堂内部,营造出通透明亮的感觉。传统的木质材料也被大量使用,用于加固整个建筑。教堂的内部空间轻巧简约,第一眼看到它,最吸引人要数在一端安装的五彩主窗口,它是由49个镶嵌三角形的彩色玻璃片组成,上面印有原来大教堂玫瑰窗口的图像。

 

VO:纸称为建筑材料是一个循序渐进的过程。坂茂对纸管性能,也付出了大量的实践、测试、调整和再实践。如今在很多国家都可以看到他的“纸”作品。1995年的阪神大地震后,坂茂久设计了用来临时安置灾民的“纸屋”。坂茂将啤酒箱内填满沙袋作为地基,再将硬纸管垂直排列做成墙壁,再辅助其他简易的材料,为灾民设计了舒适临时住所。十多年来,坂茂的纸管屋在日本、土耳其、印度等多个国家发挥了作用,其中还有2008年中国汶川地震后的重建工作,坂茂设计了由纸管材料加上隔热材料组成的临时校舍,克服了以往临时建筑热工性能不佳的特点,有效的减少了夏季中暑情况的发生。

 

主持人3: Shigeru Ban在一次活动上说过这样一句话,“一个建筑,如果只是为了商业目的,即便是混凝土建造的,也是非常临时的。一个建筑,如果能够受到人们的喜爱,抚慰人们的心灵,即便它是纸管建筑,也可以是永恒的。”从临时住所、校舍到教堂,坂茂的纸建筑轻盈而温柔地伫立在经历了创伤的大地上,静静地包容、安抚着经历创伤的人们。就建筑材料而言,纸板看起来可能很脆弱,但坂茂的作品可以说刷新了我们的旧有认知,尤其是新西兰Christchurch的这座Cardboard Cathedral。虽然除了救灾建筑以外,坂茂在其他建筑领域也有不少成功的经验。但Cardboard Cathedral成为了坂茂先生相当有感染力和识别性的作品之一。这座临时教堂从设计感、实用性到建设速度,都体现着建筑师通过建筑所传递的社会关怀;再加上与宗教抚慰人心的力量相结合,这座教堂还帮助了灾后的当地人重新找回了心灵的寄托。正是这些简单易得的材料、建造于极端条件下的建筑原型化场所,才是人们温暖的庇护处,才是建筑最原始的用途。

下节回来,我们要探究抗震建筑中,“刚”与“柔”的力量。

 

 

Part 2

 

主持人4: 地震是一种常见的自然现象,世界上每年发生地震要达一百万次以上。由于产生地震的过程及其复杂,且强震发生是一个极小概率事件,地震预测是一个世界性的难题,迄今为止世界上几乎没有国家,能够非常成功的预测地震的发生。为了防止突如其来的地震给人类生活造成的破坏,在一些地震多发国家和地区,往往都采用了一种抗震性能极好的建筑形式---现代木结构建筑体系。中华民族不但自文明伊始就睿智地选择了木材等有机材料作为结构主材,而且发展形成了世界上历史最悠久、持续时间最长、技术成熟度最高的结构体系—柔性的框架体系。中国木结构技术迄今至少已有近7000年的历史。中国的传统木结构,具有框架结构的种种优越性,如“墙倒屋不塌”的功效,但其柔性的连接,又使得它具有相当的弹性和一定程度的自我恢复能力。不过,这样的例子在国外也并不少见。在日本神户和美国洛杉矶的大地震中,木结构建筑只是稍微变形而不倒塌。即使在强大的地震力下,木结构建筑被整体推前了数米或被抛离了地基,但仍完好而无散架。由此证明了木结构建筑在各种极端的负荷条件下,其结构的抗地震稳定性和完整性。

 

VO:中国许多古代建筑都成功的经受住了地震的考验,比如说世界现存最古老最高的木塔:应县木塔。应县木塔位于中国山西省朔州市,处于大同盆地地震带。建成近千年来,经历过多次地震的考验。据史书记载,在木塔建成200多年之时,当地曾发生过6.5级大地震,余震连续7天,木塔附近的房屋全部倒塌,只有木塔岿然不动。

 

VO:应县木塔之所以有如此强的抗震能力,其奥妙也在于独特的木结构设计。木塔除了石头基础外,全部用松木和榆木建造。但是应县木塔中还暗藏了中国古代最精妙的抗震手段,那就是榫卯和斗拱结构。榫卯这种不用钉子的构件连接方式,使得中国传统的木结构不但可以承受较大的荷载,而且允许产生一定的变形,在地震荷载下通过变形吸收一定的地震能量,减小外力对建筑结构的影响。另一方面斗拱结构则起到了减震器的作用,巧妙的连接方式,使得多零件之间摩擦和转动,有效抵消了地震产生的冲击力。

VO:榫卯和斗拱结构常见于很多的中国古建筑中,是古人抗震智慧的精髓。故宫的神奇抗震技术也与此有关。紫禁城在建成的600年间经历了200多次极具破坏性的地震,包括距离紫禁城150多公里的唐山大地震。在每场地震中,紫禁城都能做到毫发无损。

主持人5: 木质材料在古建筑中被广泛的使用。不过这一传统的材质如今还是随处可见,尤其是很多地震带国家的民用住房。除了良好的抗震性能,木质建筑以其低碳环保、节能保温、建造迅速等优势受到很多建筑师的青睐。但是,高速发展和土地资源紧张的现代化城市中,我们看到更多的还是钢筋水泥所打造的建筑,尤其是高层建筑。钢结构具有良好的延展性,可以将地震波的能耗抵消掉。钢材扛拉、抗压、扛剪强度均很高,而且具有良好的延展性。在美国,钢结构发展的很快,在大量的建筑中被广泛的运用。1965年钢结构在美国仅占建筑市场的15%,到2000年就上升到75%。许多一层或两层民用住房、别墅和度假村房屋,也从传统的木机构改为采用钢结构来建造。而且建筑师和工程师的巧思也赋予了钢结构“柔和”的性能。那么钢结构又在哪些名建筑中发挥着强大的抗震减灾作用呢?

 

 

VO:位于东京新宿的蚕茧大厦,是日本建筑大师丹下健三的建筑设计事务所设计的一座校舍建筑。复杂的墙体和流线型的线条宛如蚕茧一般。而外表如“丝”般密集的网格状结构非常引人瞩目,这正是整座大楼的抗震“外衣”。

 

VO:蚕茧大厦在结构上采用了内筒和三组椭圆斜肋框架的方案。斜肋结构框架呈椭圆纵向弯曲状,每层楼都设有交叉点结构,可以将由风或地震产生的外力分散,并传至地下。内筒在15至39层的每一层楼面都装备有6个粘滞阻尼器,尼器利用墙体的剪切变形,消耗部分地震能量,减少了结构需要抵御的地震力。

 

VO:现代钢筋混凝土建筑对抗地震的办法大多是硬碰硬,通过加深地基、加强材料的坚固性和结构的稳固来保障大厦的安全。而蚕茧大厦却展示了一种另类思维——以柔克刚,以独特的造型结构吸引分解外来冲击力,从而保障自身的稳固性。

 

VO:太平洋的另一端,美国加利福尼亚州同样也处于地震高发的区域;加州西部和南部横跨地震断裂带——圣安德烈亚斯断层之上,抗震无疑也是这里建筑结构设计中首要考量的因素。高耸于旧金山260米之上的泛美金字塔,不仅是城市地标建筑,更是抗震建筑的代表。


VO:为保护其免受地震损害,泛美金字塔内到处都是巧妙的工程设计:金字塔形状使得它的重心位置很低,玻璃和混凝土覆面下是一个巨型的钢骨架。一个包围了大楼底部的巨型钢铁衍架,使它更加坚固。地基是一个三万吨的钢铁混凝土块,将大楼紧紧地固定在地表。在大型地震中,这栋建筑物的地基可以减少地震震动1/3。这些加固措施,使泛美金字塔稳如泰山,抗震强度达到了旧金山湾区建筑法规定的两倍。


VO:对于一些国家和地区来说,它们虽然不位于地震带之上,但是建筑师和工程师依然没有松懈警惕心,比如说迪拜,迪拜并不地处板块活跃的地区,地震风险非常低。不过阿联酋位于阿拉伯板块的边缘,与欧亚板块相对。这些板块的边界则是伊朗的扎格罗斯山脉——是世界上地震最活跃的地区之一。伊朗先后的数次地震都对迪拜产生了影响。而且更重要的是,随着高层建筑的增加,迪拜对建筑物的抗震要求也做出了更加严格的调整。

 

VO:迪拜,是建筑设计师们想象力的天堂,在众多魔幻建筑中,一定不会被错过的,就是世界第一高楼——哈利法塔。这座828米高的塔甚至有自己的地震探测系统,整个建筑物内的传感器可以报告任何结构的运动,并确定是否需要进行人员疏散。

 

VO:哈利法塔是典型的钢筋混凝土筒中筒结构,横截面为“Y”字状,这样的三叉平面可以有效降低风荷载。而且这个塔看上去诡异多变的造型其实也与抗风有关。当这个建筑随高度螺旋上升,每一翼会逐渐收缩,使每一楼层具有不同的宽度,塔的这种变化和形状有“扰乱风”的作用,因为在每一个新的楼层风会“遭遇”到一个不同的建筑形状,从而减弱了强风对大楼的影响。

 

VO:为了增强建筑的抗震能力,结构工程师团队层使用地震模拟器(振动台)对等比例缩小的迪拜塔模型进行振动测试。在较小地震下大楼的晃动很小,随着震动强度的增大,大楼底下的地面晃动非常剧烈,但顶层却几乎不动。是因为迪拜塔主体结构是巨大的钢筋混凝土骨架,赋予了大楼超高的强度。再加上对于钢筋横梁的运用,使得哈利法塔在被外力侵袭时可以收缩变形,有效的抵消地震能量。

 

主持人6:对了应对自然灾害所带来的强大破坏力,从古至今,人类在建筑的抗震性能提升方面,已经凝聚了不少的智慧。从抗震装置、到建筑结构和材料上,人类从未停止研究、实验和创新。高科技的悬浮结构,复杂的减震器装置、壮观的大型阻尼器、形状记忆合金、碳纤维加固等等的技术都在逐步渗透到建筑的抗震设计中。而英国正在利用纳米聚合体粒子,研发一种特殊的墙体。这种墙体在压力(地震期间)的挤压下,纳米聚合粒子将流入裂缝中并变硬,形成固体材料,从而对房屋的裂缝进行自动填补。还有希腊的研究人员在进行检验的智能减震屋、日本研制的可以抵御地震并能漂浮在水面上的住宅等等。当然还有很多更加开脑洞的大胆设想,比如利用地磁效应,使建筑完全漂浮于空中;再比如说氢气或是氦气的漂浮摩天大楼,在地震来袭时可以瞬间爆破充气,从而使房屋完全悬空;甚至还有人设想了一种概念建筑,在地震来临时候,人类可以逃匿、躲在另一个“平行世界膜”里。从设计图来看,“膜”的外形已不在像任何现有的建筑,倒像是科幻小说中漂浮在多维量子宇宙上的时间机器。这些天马行空的概念设计现在看来都只是笑谈,但是,几百年几千年后会不会真的实现了呢,也不得而知。虽然在天灾面前人类可能是渺小而脆弱的;但是,坚强的生存意志会支撑我们继续探索的脚步,并给与人类捍卫栖居空间的勇气。

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