極不穩定的結構—CCTV新大樓








敝專欄開始以來都是介紹一些古舊的名勝建築,從本星期開始便為大家介紹世界各地新類型的建築。

如果要數中國的新地標就必定要算到CCTV新大樓,CCTV新總部大樓位于北京東三環,是京奧核心工程的一部份,高230米、51層、樓面面積400,000平方米。在這大廈旁是TVCC – Television cultural centre,TVCC設有文華東方酒店、遊客中心、1500人的大型劇場和展覽中心,TVCC在奧運期間會用作傳媒信息中心。


CCTV和TVCC整個項目由Rem Koolhaas和 Ole Scheeren帶領的OMA負責設計,這所來自荷蘭的建築師樓一向以破舊立新而聞名。CCTV的設計理念其實很簡單,在平面上看,這大廈是兩個L形的空間組合而成的,在立面上亦是兩個L形的空間組合而成的,這不單是在一個2-D面上相互緊扣,而且在3-D的層面上相互緊扣在一起。


CCTV的底層是製作中心,其中一個L形是廣播大樓,另一個是教育和研究大樓,高層的空間是管理層的辦公室。整個設計的理念是讓領導層能連接廣播、教育和製作在一起,空間之間互相循環,這令CCTV各部門的員工更能互相緊扣地工作而非各有各自的山頭割據地,這亦正如大廈外形一樣相互緊扣在一起。CCTV更是他們在設計領域上的一大特破,因為這大廈完全違反了常理來設計。


一般的大廈都會把中心部份設為電梯糟,這不單是最簡單的方法來滿足消防法規的要求,最重要是可以把結構變得穩定。因為中心部份為結構最強的部份,亦支持了大廈主要的重量,外牆上的柱是用來支持四周空間的重量,樑便連接了外圍的柱和電梯糟並承托了地板的重量。所以,儘管大廈受強風或地震影響時,都只會左右或前後震動,但中心部份仍是穩定的。


但是,CCTV的設計是令中央部份完全挑空,大廈的主要重量是放在四周,而且頂層的橫向空間是比低層的大很多,並且是沿空伸展出來的,因此這大廈的重量左右嚴重不平衡、前後不對稱、上大下細。在這樣的情況下,當強風或地震時大廈很可能因此而失去平衡而倒下來,再加上中心點完全沒有任何支持點,自身的平衡點亦難以維持。


為了令CCTV大樓的結構變得穩定,唯一解決的方法是就是大量加多結構部件並將結構部件大量加粗,並且在基本柱和樑的結構部件之外,還要在柱子與柱子之間加入對角打斜的柱子以增加大樓的彎力(Bending force) 和剪力(Shear force) 。樓板方面則不用常見的平樓板而是用格仔板又名窩峰樓板(Waffle slab) ,因為每個格仔都是一條細少的樑, 這樣便大大提高樓板的承重和穩定性。但是這樣的做法始終是不能根治結構上的不穩定的問題,因此CCTV不單在外牆四周是佈滿直柱和斜柱,並且在室內同樣需要加上大量的直柱和斜柱才能減少大廈的左右或前後搖擺幅度。


這雖然解決了結構上的問題但同時產生了另三個大問題,第一很多窗都設有一條對角打斜的粗鋼柱,使室內對外的景觀亦因大量斜柱而大殺風景。第二室內的辦公空間亦因為設有大量的直、斜柱而令室內的實用空間大幅減少,對上班的人造成很多不便。第三由於這大廈的結構部件是相比正常的大廈多很多,總共使用了近100,000噸鋼鐵,而且接合點亦多出很多,所以施工時間亦大幅增加,因此CCTV新大樓的建築成本是56億人民幣,這亦破了香港HSBC總行的52億港元的紀錄,成為全世界最貴的大廈。


雖然CCTV和TVCC這項目是如此昂貴的建築物,但是TVCC在2009年的新年時份因一場火警而燒毀了,極之可惜,這故事又一再證明天災永遠不及人禍。


圖片註腳:

CCTV 1.jpg: 興建中的CCTV新大樓

CCTV 2.jpg: 在外牆上的直柱和斜柱



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