東京塔

    2021-06-17 15:11:47

基本解釋

   東京塔日本東京電視塔,位于東京都港區芝公園西側,位于東經139°44′55″、北緯35°39′20″。1958年12月建成。于1968年7月對游客開放。塔高333米,占地2118平方米。這座日本最高的獨立鐵塔上部裝有東京都7個電視臺、21個電視中轉臺和廣播臺等的無線電發射天線。東京使用的建筑材料是艾菲爾鐵塔的一半,東京塔造塔費時一年半,不到艾菲爾鐵塔施工時間的三分之一,用這樣少的材料和這樣短的時間,平地豎起這座防臺風、抗地震的龐然大物,震驚了全世界。

詳細解釋



   基本信息

  中文名稱:東京塔

  英文名稱:Tokyo Tower

  地址:東京都港區芝公園20號地1番

  主要用途:綜合電波塔,瞭望塔1

  設計指導:日建設計工務(今日建設計)

  結構設計者:同上(負責人鏡才吉)

  施工者:竹中工務店1

  鋼結構制作:松尾橋梁,新三菱重工業

  鋼結構安裝:宮地建設

  東京塔規模:東京塔高333米,占地2,118平方米。

  地理位置: 東京塔位于東京都港區芝公園西側,東經139°44′55″、北緯35°39′20″。

  簡介

  這座日本最高的獨立鐵塔上部裝有東京都7個電視臺、21個電視中轉臺和廣播臺等的無線電發射天線。東京使用的建筑材料是艾菲爾鐵塔的一半,東京塔造塔費時一年半,不到艾菲爾鐵塔施工時間的三分之一,用這樣少的材料和這樣短的時間,平地豎起這座防臺風、抗地震的龐然大物,震驚了全世界。 在100米高的地方,建有一個二層樓高的展望臺;在250米高的地方,也設有一個特別展望臺。展望臺四邊都是落地的大玻璃窗,窗向外傾斜。站在展望臺上可俯瞰東京市容,全市景觀盡收眼底。塔的下部為鐵塔大樓,一樓為休息廳,二樓有商場,三樓是規模居日本及遠東第一的蠟像館,蠟像館內有數十尊和真人一般大小的蠟像,四周的布景,有神話中的仙境、恐怖的囚室及逼供室等場面,使游客宛若其境之感;在大樓的入口處右側,還矗立著參加第一次南極考察隊的犬群塑像。

  東京塔誕生以前,世界上第一高塔是法國巴黎的艾菲爾鐵塔,但東京塔超過它13米,高達333米。而所使用的建筑材料卻只有艾菲爾鐵塔的一半,造塔費時一年半,還不到艾菲爾鐵塔施工時間的三分之一。用這樣少的材料和這樣短的時間,平地豎起這座防臺風、抗地震的龐然大物,震驚了全世界。東京塔是東京的最高點。

  建造背景

  自從1953年2月,NHK(日本放送協會)電視實驗局在日本首次發出電波以來,短短的幾年內,電視在日本全國已經普及到家家戶戶了。從1958年末起到1959年初這段時間,在原有的3家電視臺的基礎上,又新增了3家,共有6家電視臺向外發出電波。鑒于這樣發展,在以郵政省為首的廣播電視有關部門之間,從1955年前后,對建設“綜合發射塔”的想發展開了嚴肅認真的探討。1957年5月成立了“日本電視塔株式會社”,早稻田大學教授內藤多仲博士被提名作為設計指導,他不僅在抗震設計方面,同時在鐵塔設計領域也是權威人士。在內藤博士的指導下,由日建設計工務課的鏡才吉先生負責結構的技術設計及施工圖設計。此外,類似的電視塔還有名古屋電視塔,也是內藤博士及日建設計共同設計,并早已竣工(1954年竣工)。

  結構

  這座日本最高的獨立鐵塔是東京的最高點。棱錐體形的鐵塔由四腳支撐,塔身涂成澄黃和乳白相間的顏色,鮮艷奪目。塔的上部裝有東京都7個電視臺、21個電視中轉臺和廣播臺等的無線電發射天線。

  塔的上部是整個建筑物的心臟,對外發送無線電波,為NHK(日本廣播協會的縮寫)、日本電視網、東京放送、朝日電視、富士電視、十二臺等電視臺的7個頻道傳送節目。另外,還可以發射偵察、消防等方面的特種電波。塔基底的四只坐腳墩之間各隔80米,四腳之內建有一座5層大樓,里面設有餐廳、百貨店等,供應齊全,大大方便了游客。特別值得一提的是,樓內特開辟了科學館,展出電視、無線電設備、各式各樣的實驗儀器、豐富多彩的科普圖片,使游客既盡游興,又增長知識。

  塔身150米的高處建有一座2層樓的瞭望臺,供來客登高賞景。250米的高處設有特別瞭望臺。3臺電梯不停地運送參觀的人們。從大樓底層到瞭望臺,乘電梯只需一分鐘,若徒步則需攀登563級階梯。

  瞭望臺內是一個20米見方的房間,四周用整塊的大玻璃鑲裝,游客置身其中,仿佛凌空出世,遠離人間。晴天,向下俯視,整個東京一覽無余,西邊美麗的富士山,淡妝素裹,婉麗多姿,令人贊嘆。入夜,塔身飾燈驟然齊明,在夜空中構成一幅絢麗多彩的圖案,愈發顯得神奇、雄偉。

  塔的下部為鐵塔大樓,一樓為休息廳,二樓有商場,三樓是規模居日本及遠東第一的蠟像館,蠟像館內有數十尊和真人一般大小的蠟像,四周的布景,有神話中的仙境、恐怖的囚室及逼供室等場面,加上燈光及音響效果,使游客宛若其境之感。在大樓的入口處右側,還矗立著參加第一次南極考察隊的犬群塑像。四樓是近代科學館和電視攝影棚,五樓是電臺發射臺。

  設計

  (1)構成

  總體狀況在距地面253m的自立鐵塔的頂端,又接上了一個高80米的天線支承塔,距地面的總高為333米,這就是發射和接收電視及期貨電波的信號收發塔。鐵塔將地下1層,地上5層,總面積約為21800平方米的科學館樓跨塔下。在距地面120米處的塔上設置2層的瞭望臺(約1500平方米),而距地面225米處設有作業臺(后改為特別瞭望臺,面積約130平方米)。瞭望臺和塔下的科學館樓有可乘23人的話臺電梯和樓梯進行聯絡,而上部作業臺與瞭望臺之間則設置的是可乘10人的電梯和樓梯。另外,在距地面66米處,還做了將來可以增設1000平方米瞭望臺的設計。瞭望臺的各部分裝修一律采用重量輕和不燃性材料,并且盡量采用干式施工法。鐵塔由四根正方形截面的主柱和與主柱相連的水平桿及斜桿連接而成的自立式鐵塔,構件全是用大型型鋼(角鋼、槽鋼)和鋼板組成的組合截面。

  (2)荷載及外力

  固定的永久荷載是塔架本身的自重加上瞭望臺的裝修材料的重量。這是考慮到地震力而盡量減輕重量的結果。此外,天線和機械類的荷載也按永久荷載計算。活荷載有作用在瞭望臺及樓梯上的,按300kg/平方米計算。對于這座鐵塔來說,起控制作用的外力就是風壓力。于是,按上述的速度壓的計算公式來計算塔身不同高度處的風速后,便知,h=300m處,v=90m/s。另外,從1926年到1948年這個期間,關東地區的最大平均風速是在千葉縣的銚子為48m/s。再談一下風力系數,雖然有針對一般性鐵塔的標準值,或者是計算公式,然而,東京電視塔卻是由與一般的鐵塔尺寸相差懸殊的巨大構件所構成的鐵塔,再加上,在其迎風面上還有電梯井的存在,就更加與眾不同了,因此,委托建設省建筑研究所的龜井勇教授做了風洞實驗。

  像鐵塔這樣的自振周期比較長的柔性結構物,其地震加速度與振動周期之間的關系很密切,雖然,那時尚未想到,當時的建筑基準法中的那種簡單和處理不一定是恰當的,加之,又是處于靜態分析的時代,況且,對于鐵塔來說,風壓力是起著控制作用的。按照基準法中的地震力計算法,水平地震系數k=0.16+h/400[h為距地面的高度(m)]。計算結果為:地上16m處,水平地震系數為0.2;塔頂部(h=253m)為k=0.8;天線頂端(h=333m)為k=0.99

  (3)計算方法

  當時,計算機尚未引進(在日本,建筑方面最早使用計算機的時間是在1960年前后,而且,充其量也不過是解多元聯立方程而已)。連動態分析手法也沒有達到實用化的程度。因此,分析和計算都是手算的。在當時,作為桁架的計算方法,一般來說,實際應用的主要方法有克列莫納內力圖解法和卡斯特利亞諾定理,為了修正立體角度造成的影響,還加入了三角函數。說穿了,完全是三角尺、刻度尺和計算尺和時代(后來,1975年前后,在進行電視塔的承載力調查時,使用的是立體分析程序“FRAN”,計算結果表明,手算所得的內力值,除個別構件的彎曲內力之外,其精度毫不遜色)。

  (4)材料

  塔身的主要構件一律使用JIS(日本工業標準)的標準品SS41號鋼,而容許應力則按建筑基準法的規定采用。材料試險結果表明,幾乎所有的鋼材的屈服強度都比規定值高出10%~15%,當時的剛才也許就是這種情況。

  (5)連接

  除上述的天線支承塔外,構件的連接一律采用鉚接。但是,考慮到高空作業時,施工和維修的難度增加,距地面140m以上,由于防銹,構件經過鍍鋅(浸鋅),現場安裝則采用精制螺栓連接(使用彈簧墊圈、單頭螺紋的螺帽)。天線支承塔則按每10-12m為一段,在工廠里焊接組裝之后,為消除內應力,將其放入爐內,用625攝氏度左右的溫度,視構件的粗細的不同,進行4-6小時的退火。現場的連接采用凸緣型拉力螺栓連接,材料為SNC-2,sft=5t/cm2。此外,上述的焊接組裝屬于高強度大直徑圓鋼的焊接,這在當時是一件非常困難的技術,是在早稻田大學鶴田明教授的指導下,在規定材質的成分和施工試驗等周密的研究的情況下,進行施焊。

  (6)防銹涂飾

  由于鐵塔是處于風吹雨淋之下的,它的耐久性是靠防銹來保證的。該電視塔的140m以下部分的構件利用噴砂機清除鐵銹和氧化皮等后,涂一道蝕洗用涂料,再涂一道鉛丹之后,再涂兩道鄰苯二甲酸系彩色涂料。塔身的140m以上部分經酸洗后,如前所述,旗以鍍鋅,然后,再將構件組裝起來。飾面則是用與下部顏色相同的涂料上兩道。此外,該鐵塔的構件幾乎全部都是組合截面,所以,應采用雨水不易存留的形式,同時還要便于實施內部涂飾,原則上,不能采用封閉型截面,必須有一部分是開放型的(箱形截面時,應有兩面是使用綴條的)。在實在避免不了的部位也要通過開泄水孔等措施,以免構件生銹。還有,竣工后,每經過5-7年,包括天線支承塔在內,整個鐵塔都要進行一次重新涂飾,做一次確保耐久性的維護。

  (7)基礎

  電視塔所在地的地層屬于關東粉質黏土層、砂質黏土層和砂層的相互重疊的地層,在距地表約20-26m深處出現了密實的砂礫層。4座塔腳基礎就是采用木田式深基礎施工法(手挖),用該砂礫層作為持力層的(長期設計承載力為50t/m2)。支承4座塔腳的基礎用對角線方向的連系梁相連,以便承受長期水平力。為了防止塔腳基礎發生移動,在連系梁中施加初應力(使連系梁中的鋼筋處于預熱伸長狀態之下,澆注混凝土,用現在的話說,就是施加預應力)。

  施工概要

  該鐵塔在施工上的難點有防護措施、工期、初應力、高強度圓鋼焊接等等,不一而足,就連鋼構件的安裝也是一件艱難工程。尤其是,在距地面40m處,以拱的形式會合的4根斜主柱的安裝時,哪怕是有微小的角度偏差,都會對上部鐵塔的安裝精度造成巨大影響,因此,必須慎之又慎。由于塔下的科學館也要同時施工,所以,無法實現全面支撐,只好采取裝有頂升機構的鋼架(支架)和后拉索并用的方法。天線支承塔的架設也曾是棘手工程,是利用在主塔的塔頂上(高度為253m)安裝一個高30m的臨時支架的方法進行裝配的。

  再現新塔

  由于東京已有一座1958年建成的高333米的名為“東京塔”的廣播塔,因而這座新塔暫被稱為“新東京塔”,預計塔高613米高,將取代原來的東京塔成為東京的新地標性建筑。

  高達610米的日本“新東京塔”預計將于2011年完工。屆時,它將取代中國臺北的“101大樓”和阿聯酋的迪拜塔,成為全球最高建筑物以及世界最高的通信塔。“新東京塔”總耗資約為500億日元。

  “新東京塔”是由日本知名建筑師安藤忠雄和雕刻家澄川喜一聯袂設計。它將建在一個三角形的底座上,呈圓柱形,隨著高度上升塔身逐漸變細,頂端呈圓球形。據種類似日本國寶“五重塔”的結構造型,主要是為了有效抵抗地震和強風。游客通過觀光電梯攀登其上,能夠遠眺整個關東平原。而空中走廊則采用全透明玻璃設計,以便讓游客能在高空來個“云中漫步”。“新東京塔”是由日本廣播協會和5家民間電視臺共同出資500億日元建造,新塔落成后,將由這6家電視臺分別租用。

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