很日建的建築：以心柱制震，挑戰600公尺的高度

五南圖書出版股份有限公司發表於2017/08/05

TOKYO SKYTREE

REPORT 04 2009

以心柱制震來挑戰超越600m的高度

NA2009年1月12日號刊載

高度約610m的「Tokyo Sky-Tree」於2008年7月14日開工。這座塔是預定於2012年開業的地上數位放送用塔，同時也是作為實現「豐富的社區」之象徵所建設的構造物。由於是前所未有之類型的超高層建築物，需要非常多的最先端技術，在此想介紹其中最主要的新技術。

新塔因著基地的制約，底座的平面形狀成為一邊約67m的正三角形，颱風與大地震時會對基礎產生強大的拉扯力作用。作為對策，為了加大正三角形3個角隅的拉扯抵抗力，使用了在先端部設置分節的地下連續壁基樁作為對策。關於其效果，在現場也做了實物大的試體進行拉扯實驗，確認了能夠抵抗的拉扯耐力。

RC造的圓筒作為「加重用的質量」

新塔的中心部是直徑8m的RC造圓筒，作為樓梯間使用。將這個部分與外側的S造塔體在構造上切離，使它的質量作為重力用來進行制振（附加質量機構）。這個樓梯間類比自日本傳統代表性建築——五重塔的心柱，而命名為「心柱制震」。因著心柱制震而能夠減低40%大地震對於塔體所產生作用力。

新塔的外殼是以降服點400N/mm 2 、A500N/mm 2 、630N/mm 2 等高強度鋼管所組構成的桁架構造。為了不讓柱材、斜撐、水平材等接合部（接續口）在視覺上較為清爽，而採用了被稱之為「分歧接續」的、以鋼管進行銲接的接合方法。關於這個部分，是基於海洋構造物所採用的基準來進行檢討的。（慶伊道夫＝日建設計構造設計室）

藉由「分歧接續」的簡單接合部

Tower塔體的桁架接合部，是以沒有使用角撐節點板與鉚釘之下，直接銲接的「分歧接續」的手法來接合的。這個接合方法是非常簡單的形狀，對於防止鋼骨部材於戶外受到颳風下雨狀況下得以確保防鏽性能也是有效的。然而，這樣的大斷面之高強度鋼管的分歧接續在建築中卻是非常罕見的。因此，是基於進行石油鑽探的海洋構造物所使用的基準，針對包括銲接部的靜力，以及風力與地震力所造成之疲勞做通盤性的檢討。

以「頂部制震」來控制天線的搖動

於建物頂部設置重物及彈簧，讓增益塔（Gain Tower，電視天線設置部）的搖動得以同調，來控制（附加質量機構）增益塔的搖動狀況。新塔搭載了這個「頂部制震」與其下方的「心柱制震」這兩個系統，各自能夠分擔自己的任務作出協調而得到高性能的制震效果。

節（突起部）

以增設分節突起部的地下連續壁來增加對應位址的抵抗力

在塔的基礎，採用剛性高的RC造地下連續壁型的基樁，來支撐約610m的塔。而塔之三角角隅部分的基腳，則是處理為有分節的SRC造地下連續壁型基樁外，再多加15m直達具支持力的土層。右邊是實物大試體的照片。

「心柱制震」系統中，樓梯間是作為「重力」的部分

在中心部所設置的RC造圓筒是與S造塔體構造分離，用作為心柱部分質量的重力來進行制震（附加質量機構）。使心柱與S造塔體的各自的搖動週期得以同步，來降低地震時對於塔體本身的作用力。高125m以上的圓筒與S塔體之間設置Oil Damper （油性阻尼），能夠吸收能量避免心柱搖晃過大，而高125m以下的則以鋼材將圓筒與鋼骨造的塔體加以固定。