鹿岛科普小课堂 | 新木结构技术
亲爱的朋友们，咱们又见面啦！
最近温度开始回升了，樱花也开花啦~
这在暖暖的春日里，最适合去郊游踏青啦~
这周有个小假期，大家户外活动有没有约起来呀？
哈哈，不过，先学完今天的知识再去玩哦！
传承传统木材的力量与革新（上）
最大程度地利用鹿岛的“新木结构技术”，适用于办公室、学校、美术馆、音乐厅、大空间体育设施等所有类型的建筑物。
木结构拥有优秀的设计性，在确保够强的抗震结构下，并且能够确保合适的耐火性能。那么安全的木结构建筑能通过使用木材，从而感知到树木的温暖，起到治愈的作用。
众所周知，文明随着森林一起发展的，失去森林的话文明也会灭亡。
森林供给我们各种各样的建筑材料、燃料、食物和药品。
也保障着地球的氧气含量的平衡。森林作为生命源泉起到了重要作用。
我们在漫长的历史中一边培育并使用木材，守护森林。
为了构筑永续型社会，需要保证森的覆盖率。在我们的生活中，木材的利用率也会被人提起。“森林的力量”也是“未来的力量”
恩惠的宝库
森林养育多种动植物，保障了生物的多样性，美丽的景观能让人受到治愈，治愈心灵。
还担负着抵御雨水及洪水的作用。保持土壤质量，防止土方崩塌泥石流等。
森林保护着众多生命。也是生态的宝库。
防止气候变化
树木通过光合作用而成长，它吸收二氧化碳并吸收碳。森林可以说是发挥着碳储藏库的作用。
另一方面，被砍伐的木材，如果被用于建筑物和家具等，碳素会在这些物品上。因此，拥有大量的木造建筑物和木制品的城市会变得有碳素的储存功能，也可以称为“第二森林”。
另外，木材在制造加工过程中消耗的能源远远低于铁和铝，对削减二氧化碳有很大的贡献。
鹿岛的森林
鹿岛从北海道到九州的全国拥有大约1000公顷的森林。公司为了维持森林的健康成长，正在进行疏伐和阔叶树林的改良等管理和作业。
今后，除了持续管理针叶林之外，考虑到景观、生物多样性等因素，广叶树林将会保持作业。
关于福岛县和宫崎县的森林，根据环境局的制度，适当的疏伐促进了森林的CO2吸收量，很荣幸得到了一些认证。
探索新建筑空间创造的可能性
鹿岛从1990年开始致力于提高木结构技术，因此做了很多的项目。
当时，外国进口材料、扩大国内需求、促进地区振兴等的社会局势，加上集成材料的加工、制造技术的进步、耐用性、耐火性能的提高等木制建筑被重新定义，相关各部门和民间在内的项目和研究委员会制定的新标准,水泥，继混凝土、钢铁后作为第三个结构构件，目前的需求有所扩大。
顺应社会的潮流，鹿岛编制项目小组，以“不沉溺现有的木质系建筑的既成概念，创造具有魅力的木质空间所必要的技术进行研究，新建筑空间的创造的可能性”为主题并进行了开发。
下面介绍以鹿岛登上巨蛋为主的木造大空间建筑及其技术的变迁。
濑户大桥博览会
四国EVENT PLAZA（空海圆屋顶）
四国EVENT PLAZA是在大海和濑户大桥那片区域最显眼的地方被建设起来的，作为博览会的主会场，博览会结束之后依然承接许多大型活动。
空海圆屋顶是参考古希腊的圆形剧场一样的具有中央舞台的，舞台的背景就是濑户大桥，设计的初衷是以观众席目前大桥的“刚”与木质的“柔”的结合。
白色的膜材料和棕色的木材完美地调和，柔和的光包裹了整个空间。半圆形屋顶也切去了1/3左右呈现室外环境。屋顶格是由层积材组成，在层积材的一端以一个三角形的形状交叉成一个球形。
这是第一次用木结构来建设，确保建设精度是十分重要的，木质材料如何对接合金的材料、嵌入的力也需要解析，直观能反映变形的力，千斤顶后的预测值精度也可以得到。
横滨博览会・ 横滨馆
横滨市的展馆“横滨馆”是横滨博览会的主馆。建造为直径60米、高15米，在当时是国内最大规模的木结构圆顶屋。
该圆顶是由美国韦斯特伍德公司引进的技术，综合了三角形结构，而且大部分结构用大断面层积材和金属从美国进口。
巨蛋由6个部分组成，各部分的主框架(结构用大断面集成材)比六边形连接用集线器以轨道状接合。对集成材料框架进行了结构设计，以使集成材料在整体上保持圆顶建筑整体的平衡，以克服地震、强风等外力。
巴拉克圆顶形的建设方法是将作为圆顶形基本的A形轨迹构件组装在地上、从下层开始按一层一层地排列在上层的做法，是能够简化内部基础设施、支撑构件等的合理的系统。
东京基督教教学园・礼拜堂
礼拜堂是可容纳400人的音乐馆。
该集成材由半径约11m的层积材组成，层积屋顶由两个部分结合在一起，与转换洞的小圆顶一起，大部分的外部加工都是石板瓦的屋顶板黑色建筑。
鹿岛建设技术研究所・震动实验室
这是享誉全球的大型震动试验楼。
为了把被水泥墙壁环绕的无窗空间变成明亮的实验场地，屋顶是木头造的顶层灯。
实验地点是边长为21米的正方形平面，高12.7米的大空间，顶部是在大断面集成材的拱形上覆盖薄膜的8角形圆顶屋顶。
拱形材料是在对角的4台拱形材料以井字形配置，卍型相组合，具有对称性的合理的巨蛋结构。
而且膜材料是用拱形钢管把中央部推到外边，在膜上导入张力，松弛，防止粘着落。
虽然不是大规模的圆屋顶，但是这是第一次体验到了因设计施工而形成的木结构+薄膜结构屋顶的经验。
出云圆顶屋
出云巨蛋是作为出云市市政50周年纪念事业而建设的。设计理念是在拥有古代最大的木结构建筑出云大社的出云市，如何把日本的传统文化——木结构建筑利用到现在的大空间结构。答案是在木质骨架上贴上日本纸的“蛇目伞”。
构造系统使用了36根拱形材料成放射状的大断面构造用集成材料。
通过电缆压住膜，形成V字型膜形状，不是横向连接材料辐射状地，会集成材对压缩能力有负担。
另一方面，经由束材配置在圆屋顶内侧的环缆绳或者对角线负载作为拉伸材料从内侧抑制拱形的座屈和变形。
新的混合结构系统的立体张弦弓结构。
集成材用直销材料从美国直接进口 (约2000m3)，现场有加工现场，进行了10多万处的钻孔加工。
施工采用了最大限度地利用木材重量，世界上也难以想象的工法。
这是一种将整个圆顶屋顶组装成好像把圆顶伸展到地面的较低位置一样，然后一口气将整个圆顶顶到预定高度的方法。
信州博览会GLOBAL圆顶
在结束信州博览会主会场之后，将其利用为多功能体育设施。
这个百米级的巨蛋是由信州产的材料制成的。外观是在以阿尔卑斯山为背景来与松本平的景观协调的同时，将圆形大屋顶浮在混凝土的双列柱上。内部，在彩色材料的弯曲拱形上，将直构件小梁组装在杉绫状上，在其梁间作为垂木全方位地配置梁柱，通过来自上方的灯光的光使其图案看起来很漂亮。
建筑方在圆顶屋中央的临时搭建台上搭建了钢框架，并以混凝土搭建了中央压缩环，同时构筑了下部结构。紧接着是在山形县的地上拱形单元的基础上用拐杖支撑而建，在中间部建起拱形单元，与上部的中央环连接起来。
为了保持架桥结构的平衡，建设方式中实行把圆分成3等分，使对面的单元分别平衡的方式依次进行建设。在建完后，通过降低支撑中央环的千斤顶，才形成了圆顶力学系统。
兼用屋顶基底材料和结构材料，是基于新的想法开发的系统。此次建筑的屋顶表面刚性高的同时也构成弯曲结构的圆顶屋。
长野市奥林匹克纪念馆
奥运会时,作为400米速度滑冰场的主场馆,结束后利用直线状固定看台作为橄榄球等大型体育和应对大规模活动，另一方面, 移动状的移动灯的体育馆，形成“动墙”的作用，也具备排球等小型体育比赛和音乐会等小规模活动的条件。
在内部空间，有日本人的感性语言——温柔、温暖，并且作为长野市的象征性建筑，大胆且大量地使用了信州彩色的大断面集成材作为材料。通过仔细排列，构成动态的吊带天花板连接，给人以速度感。内部空间由像是网格的内壁构成。
构成跨度80米的吊顶的部件是利用300×125毫米的结构用大断面集成材，主要是厚度为12英寸的铁板的复合材料。通过用钉子在集成材的上面固定构造用合成板，以屋顶为基础，确保了水平刚性。小梁柱之间，嵌入了防止结露和吸音的厚度为50cc的玻璃板，是融入了构造和环境因素的极为合理的系统。
一般来说，吊顶的特征是自重轻、柔软，外力施加时刚性和固有振动数会有变化。因此，对于风负荷等动态外力，进行三维的响应分析来控制由风负荷引起的异动。
数据来源：
https://www.kajima.co.jp/tech/mokuzou/ex/dome/index.html
今天的小课堂又要结束啦~
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