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蘑菇形的建筑
来源:世界科技百科 专题:建筑科学

童话世界里小白兔的家不是一个大蘑菇吗? 上面大,下面小,既别致,又有趣.过去有的房子是下面大,上面小,这种建筑很稳定.最普遍的是上下一般大小,传统的建筑大都是这样的.如果真的把房子造得像小白兔的家那样上面大下面小的蘑菇式样,倒是不可思议的.可是,这种房子已经造起来了,有些建筑物还像一支“冰棍”插在地上。

法国赛尔杰·旁脱瓦赛中心建筑,就是像蘑菇那样上面很大下面很小.它一层一层地大上去,既像蘑菇,又像倒过来的金字塔,只是看不到那个尖顶,似乎是巨大的分量把尖顶压到地面以下去了.这种蘑菇式的建筑,一般称作倒金字塔形。

在加拿大温哥华的一座像“雪糕”一般的高层建筑,采用的就是悬挂结构的形式,这是座高12 层的建筑物,中央的塔,像雪糕中间的木棒,是用钢筋混凝土建造的井筒结构,垂直交通设施电梯、楼梯就布置在井筒中,还有各种管道系统,如给水、排水、暖气通风、电力电信等.在塔顶的四周有8根钢拉杆系统把塔四周的建筑吊挂在中间的塔上,离开地面有9 米,整座建筑只有中间的塔占用地面,仅占面积的十分之一。

这种头大脚小的房子能稳定吗? 会不会倒下来? 为什么要造这样的房子? 是不是人们真想实现童话世界里小白兔的蘑菇住宅?

建造这种房子也有几个原因,一个原因是可以节约出一些地面来.在大城市里,地面被各种建筑物快占满了,除了造房子,还要造道路、停车场、公园绿地等,土地是十分宝贵的.一幢办公楼也好,住宅公寓也好,附近总要有一块停放车辆的场地,这类场地又要占很大的面积,在有限的地面上要解决这许多问题可不容易,只能把房子的下面造得小一些,让建筑物下部收缩进来.例如美国纽约有名的惠特尼博物馆,为了要增加建筑面积,地方却受到限制,同时,博物馆的陈列内容,每部分都不一样,上面陈列厅的内容比下面多,在这种情况下,用倒金字塔形式就很合适了,这是一座较早的倒金字塔形建筑。

还有一个原因是新颖的外观形状,能够更引人注目,还能显示出现代结构的技术水平。

美国纽约的古根海姆美术馆,虽然也是倒金字塔形,但不是正方形而是圆环形,建造在一块宽50 米,长70 米的狭小地段上.整座建筑物由两部分组成,主要的陈列厅是6 层,其中4 层是上大下小的圆形,另外的4 层是行政办公部分.陈列大厅高30 米,沿墙周围是呈螺旋形的连续不断的陈列走廊,下面宽5 米,逐渐展宽到顶部有10 米宽,坡度呈30%,总长度达到430米,陈列厅正中的屋顶是圆形的玻璃采光顶棚,圆形陈列厅底部直径30 米,到顶部是38.5 米.沿着坡道布置展览陈列品.参观的人先乘电梯直达顶部,然后沿着较平坦的坡道从上而下地边向下走边参观,你不会感到很疲劳.而一般的展览馆是一层一层地向上参观,既要走很多路,还要走不少楼梯,看完一个展览会使你感到十分疲劳.设计这座展览馆的建筑师,为参观展览的人考虑得很周到,因而得到一致的好评。

如果遇到建造房屋的场地更加有限,那么,造出来的房子,下部收缩得更细,竟像一根“冰棍”插在地面上,给人的印象更加“头重脚轻”。

杂技表演节目中,常可看到这样一个节目: 演员嘴里咬一根筷子那样的短棒,在棒的前端再竖立一根短棒,棒顶顶着一块玻璃板,玻璃板的四角放4 只玻璃杯,再在杯子上放一块玻璃板,一层一层可叠上好几层,由这么一根短棒顶着,这也是上大下小,有些像倒金字塔的模样.这时,你会看到演员不停地左右前后移动他的头部,再仔细看,你会发现一个规律,那顶着的东西往左倒过去时,演员赶紧把头往左移动.原来这是个平衡动作,为的是让上面这一组东西的重心,能精确地落在那根细细的短棒中间,只有这样,上面许多玻璃板和玻璃杯才不会倒下来。

建筑物可不像杂技演员那样,能自己左右移动它的基础来调整平衡,如果不平衡,房子就会倒下来.这类“头重脚轻”的房子是不能造得很高的,还要尽量做成对称的形式,正方形或圆形,这时它的重心位置较容易布置在基础靠中心的位置上,只要重心在基础面积内就能稳定了.但遇上强大的风力时,建筑又不平衡了,这时就靠宽大的基础来平衡侧向的风力,因此,基础要按照计算做得较大一些,同时还要达到一定的深度,让基础周围的土壤也起部分稳定的作用.像树大根深的一棵大树,它的根部不但伸向很深的地下,还向周围扩展开来,根部的面积几乎是和树冠相称的,这样,大树才不会被大风吹倒.所以,倒金字塔形的建筑,基础是重要的关键。

有些情况下,要造上部不对称的倒金字塔形建筑,能行吗? 可以的.当重心偏向一侧时,要像杂技演员那样把头部移向那一侧,基础也用不对称的形式,重心偏向哪一侧,哪一侧的基础就要大一些.同时,整个房屋要十分牢固地和基础联成一个整体。

倒金字塔形建筑还有特殊的要求,因为它的下面小,上面大,上面建筑的全部重量都压在面积小得多的下部,下部建筑所承受的单位压力就比普通的建筑大许多.再者,头重脚轻的房子如果有些不平衡,就地向重的一方倾斜,这时,下部要有较大的刚度和强度,才不会扭折,例如经受大风时,如果下部刚度和强度不够,房子就要被吹折而倾倒.所以,倒金字塔形建筑,不但基础要足够深和大,下部的收缩部分更要有较大的刚度和一定的强度。

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