周瑛琦:要在台湾兴建世界第一高楼,除了防台风防地震,麻烦事还真不少,因为它实在是太高了,关于它的高度有这么一个故事:台北地处狭窄的盆地,航班飞行空间十分有限,因此“民航局”在台北有“飞航限建区”这么一说。要在飞机的航道上兴建一座508米高的庞然巨物,“民航局”当然不干了。于是,大楼的承建商和“民航局”之间,就开始了漫长的拉锯。最终问题是怎么解决的呢?是双方达成了协议,在大楼顶端架设一个叫做“次级雷达回波器”的仪器,如果大楼附近有飞机接近,飞机上的防撞系统就会发出警报,这样大家才勉强松了一口气。而问题的真正解决是在2006年,随着松山机场导航系统的改善,飞机再也不用绕经市区上空,台北101才正式宣告不影响机场的正常运作。的确麻烦,对不对?好了,这个故事说完了,让我们回到主题,去看一看台北101如何对付强大的大自然。
解说:台湾位于欧亚大陆板块的边缘,地壳巨大的板块在这里相互挤压,在缓慢而无情的过程中,挤压的压力变得越来越大,经常就会以强烈的地震形式释放出来。与此同时,台风也是台湾的常客,台北101要想巍然耸立于台北上空,必须能够抵御这双重自然力的侵袭。
在建筑学中,建筑必须具备足够的柔软性,才足以对抗地震,因为那样建筑才能随着地震波摇摆,而不是鸡蛋碰石头。但如果想要对抗强风,又要求建筑修建得足够坚固。既柔软又坚固,台北101的设计师要解决的,就是这样一个看似矛盾的问题。在大厦的外形设计上,他们就暗藏了玄机。
台北101的竹节外形与真正的竹子拥有共通之处,它的分段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,而让大楼更坚固、更轻、更有弹性。在施工中,由于工地的地基比较松软,工程人员打下了500多根巨大的桩,深扎入60米的地底深处,最终固定于坚固的地下岩石,这就给摩天楼打下了稳固的地基结构。
赵振武:这活儿真不是每人都能搞定的,太高了。
解说:这是赵振武和他的“蜘蛛侠”伙伴们,在钢架上进行着令人眩晕的高空作业,复杂的巨型钢架结构,是台北101核心的创造之一。它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,从地下五层贯通到90层,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。这种规模的钢架结构,过去在其它的摩天大楼里从没有过。
周瑛琦:可以看到,台北101的设计和施工,都是围绕着“防震”来进行的。对于台湾人来说,“地震”与他们生活并不遥远。我曾经到过一个朋友的家里去玩,发现他家里常备有一个“地震包”,包里面装的是饮用水、压缩饼干、药品、手电筒等等救急品;手电筒是特制的,能够手动发电,还带收音机。他还很细心的在包里放了一个哨子,万一被困可以用来提示救援人员。此外我发现他包里还放了一块清洗用的那种硬棉花,我问他这是用来做什么的;他说:缺水的时候,用这个可以从雨水或者其它水源处积存宝贵的水。可见台湾人对于地震真的是很有防护意识。我还知道,同样处于地震带的日本,许多房子是采用钢架结构建造的,它们即使遭遇大地震也只会扭曲变形,而不至于倒塌。台北101的防震核心也是大型的钢架结构,这座摩天大楼能抵御住大地震吗?在修建过程中,它就遭遇了一次严峻的试炼。
解说:2002年3月1日,台北发生6.8级地震。根据台湾气象局的地震强度记录,这一次的地震图与1999年的9.21大地震非常相像,地震前后持续将近60秒钟。直到今天,许多台湾人回忆起来还心有余悸。在地震中,当时已经盖到50多层的101大厦发生剧烈摇晃,两台起重机把停泊点的树连根拔起,从200米的高空坠落下来,造成了工地5人丧生的惨剧。
袁女士在台北101附近有一个小菜园,每逢星期天她就会到这儿来收蔬菜,2002年3月31日那天,她恰好也在菜园里,她目睹了大地震让盖了半截的101大厦激烈摇晃的情景。
袁女士觉得这座世界第一高楼很危险,她怕哪一天再发生大地震它会被震塌,这是许多台湾人的忧虑,台北101的发起人和建筑师们也同样担心。
101大厦的建筑师们曾说过,他们对于大楼精心的防震设计,能够让它建成后经受住最强的地震至少2500年,这一大胆的断言可靠吗?只有寥寥几家科研机构能够对此进行论证,德国亚琛技术大学的工程师沃尔夫康是其一。他利用自己开发的计算机编程技术,对静止的设计对象进行了大地震模拟。
沃尔夫康·库尔曼:作为土木工程师,面对6级以上大地震,我确信这座摩天大楼决不会有倒塌的危险。基本原理都摆在面前,至于在地震中人们的情绪反应如何,那就是另一码事了。
解说:按照设计,在地震发生时,竹节状的101大厦会按原理左右摆动,就像竹子随风摆动一样,这就大大的缓解了地震波的冲击。
周瑛琦:自从竣工后,台北101大厦经受住了里氏6级以上的大地震,而没有遭受严重的破坏,看来经历过了2002年地震事故的试炼,落成的大厦算是经受住了考验;至于它能否真的像设计师所说傲然挺立两千年,这个答案恐怕只能留给时间。但别忘了我们前面说过,101大厦面对的是地震和台风的双冲击,大楼的弹性增加,得以抵御地震,但却让风的冲击也放大了。这座世界第一高楼如何对抗风神呢?(出大屏幕)设计师想了一个非常奇妙的办法,造了一个很神奇的东西,先给大家看一点,诶,这个圆鼓鼓的家伙是什么?有个小Tips,它大概有相当于10000个人的重量!很惊人吧。它是干什么用的?