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從根本上重新審視超高層建築抗風設計的流程——以東京工藝大學教授田村幸雄為核心,由竹中工務店、小堀鐸二研究所、日建設計公司、日本設計公司、MAD Tokyo組成的團隊所進行的「關於新形態超超高層建築物抗風設計手法的研究」,在國際上受到很大關注。

超高層建築的高度如果超過200~300米,則多數情況下風負荷會超過地震負荷,成為關鍵影響因素。因此,抗風設計是重要的設計元素之一。

在目前的超高層建築抗風設計中,主流方法是,首先確定大概的形態,然後就什麼樣的風負荷對這一形態產生作用進行分析。關於進行上述研究的意義,田村教授言道:「借助風洞實驗等方法,可保證各種建築物形狀安全性的技術已經確立,但不同形狀之間的對比研究還沒有做過。也就是說,目前還沒有標準指示採用何種形狀能夠減少風負荷造成的應力。如果有了標準,就能從設計初期階段結合建築物研究相對於風產生的應力。超高層建築的設計流程將會改變。」

如果在初期階段就選擇具有出色空氣動力特性的形狀,那麼不僅安全性得到提高,還可減少減振裝置等的數量,以及降低減振等級,因此有助於降低成本。

對30種形狀進行對比

田村等人將基本形狀定為高度為400米(80層建築)、寬度及長度為50米的正四棱柱(圖4-1的Square),在高度及建築物容積相同的條件下,對30多種不同形狀的風力特性進行了對比。

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將大約30種超高層建築按照「抗風強度」進行對比。東京工藝大學田村幸雄教授等人算出的每種形狀的最大平均傾覆力矩係數。表示圖中的數值越小風力特性越出色。圓柱(Circular)由於數值會隨著高度、粗細、風的強度等而發生變動,因此僅作為參考值。(資料:竹中工務店)

圖中的最大平均傾覆力矩係數意味著數值越小越具有出色的空氣動力特性。越往上截面越小的錐形狀(Tapered、Setback)、扭曲形狀(Helical)、開有通風孔的形狀(Cross Opening)顯示的數值較小。傾覆力矩係數較小的這3種類型,在以2級強風(出現週期為500年)為對象的安全性評估中也顯示了出色的特性。