Shinbashira (心柱, также 真柱 или 刹/擦satsu ) [1] — центральный столб в основе пагоды или аналогичной конструкции. Долгое время считалось, что Shinbashira [ 2] является ключом к выдающейся сейсмостойкости японских пагод, когда новые бетонные здания могут рухнуть.
В 2001 году было обнаружено, что в Хорю-дзи , старейшем деревянном строении в мире, находится синбасира из дерева, срубленного в 594 году н. э. [3] Подобные примеры продолжают существовать в последующие столетия в других то (塔, пагодах), таких как Хоккидзи в Наре в VIII веке и Кайдзюсэндзи в Киото .
Конструкция колонны сделана из прямых стволов японского кипариса ( хиноки ) . [2] Колонна проходит по всей (но см. ниже) длине пагоды и выступает из верхнего «слоя» пагоды, где она поддерживает навершие пагоды . Синбасира — типичный элемент японских пагод, которые регулярно подвергаются землетрясениям, но не встречается в Китае или Корее, которые не подвержены или, по крайней мере, нечасто подвержены землетрясениям и где были разработаны другие методы. [4]
Первоначальные архитектурные формы включали колонну, укоренившуюся глубоко в фундаменте [5] ( Синсо джа: 心礎). Хорюдзи Годзю-но-то 法隆寺五重塔 (Годзю-но-то: 5-слойная пагода) был обнаружен на глубине 3 м ниже уровень земли.
В это время колонны сужались и становились приблизительно круглыми от точки, где они поднимались за пределы крыши, начиная с шестиугольной формы от основания. Такая форма была необходима, поскольку металлические детали были прикреплены к центральной колонне для поддержки шпиля. Более позднее использование, начиная с 12 в., подразумевает их подвешивание прямо над землей, таким образом делая их подвесными, как Nikkō Tōshōgū Gojū-no-tū日光東照宮五重塔 (1818) в префектуре Тотиги. [6]
Размер оказал влияние на фрагментацию столбов, найденных в VIII веке. Центральный столб Годзю-но-тоу в Хорюдзи имеет высоту 31,5 м с диаметром 77,8 см у основания, 65,1 см в середине и приблизительно 24,1 см в средней точке шпиля. Такие огромные столбы приходилось делить на три секции: от базового камня до третьего этажа; от четвертого этажа до точки, где начинается шпиль, и секцию шпиля. Ствол трехэтажной пагоды ( сандзю-но-тоу三重塔) делится между вторым и третьим этажами и снова там, где начинается шпиль. В VIII веке симбасира возводились на базовом камне, установленном на уровне земли. Пример: Хоккидзи Сандзю-но-тоу 法起寺三重塔 (742) в Наре . (см. ниже «Сейсмостойкость»)
Япония — страна, подверженная землетрясениям, однако записи показывают, что за последние 1400 лет из-за землетрясения рухнули только две пагоды. Землетрясение Хансин в 1995 году унесло жизни 6400 человек, разрушило надземные автомагистрали, сравняло с землей офисные здания и опустошило портовую зону Кобе . Тем не менее, оно оставило невредимой великолепную пятиэтажную пагоду в храме Тодзи в близлежащем Киото , хотя и сровняло с землей ряд более низких зданий в этом районе. Традиционно приписываемой причиной была шинбасира; более новые исследования показывают, что очень широкие карнизы также способствуют инерционной устойчивости пагоды. Общие выводы не были слишком упрощенными. [2] [7] [8]
Некоторые из пагод инженера-строителя Сюдзо Ишиды имеют имитацию синбасира, прикрепленную к земле, как это было принято в пагодах, построенных в период с шестого по восьмой век. Другие имитируют более поздние конструкции с синбасира, покоящейся на балке на втором этаже или подвешенной к пятому. По сравнению с моделью без синбасира вообще, Ишида обнаруживает, что модель с центральной колонной, прикрепленной к земле, сохраняется дольше и по крайней мере вдвое прочнее любой другой конструкции синбасира. Было проведено много исследований синбасира и их сейсмостойких свойств. Эти исследования теперь материализуются даже в кирпичных зданиях, таких как Tokyo Skytree . (см. ниже) [9] (см. соответствующие ссылки и цитаты для дальнейшего чтения о других сейсмостойких японских пагодах)
В результате исследований конструкции shinbashira и ее полезности в сейсмостойкости она снова стала использоваться в новых зданиях и сооружениях, включая Tokyo Skytree . Центральной особенностью башни Tokyo Skytree является инновационная система контроля качания, использованная здесь впервые; ее назвали «shinbashira» в честь центральной колонны, встречающейся в традиционных пятиэтажных пагодах. 375-метровая стальная бетонная shinbashira не соединена напрямую с самой башней и предназначена для нейтрализации качания иглоподобной башни во время землетрясения. [2] По словам официального представителя Nikken Sekkei , которая спроектировала конструкцию, концепция была разработана на основе того, что пагоды редко падают во время землетрясений. [10]
Совсем недавно в Сан-Франциско реконструкция 680 Folsom Street, четырнадцатиэтажного стального здания 1960-х годов, вдохновила на ультрасовременную итерацию shinbashira: 8-миллионный бетонный стержень, который может свободно вращаться на вершине одного скользящего фрикционного маятникового подшипника во время сильного землетрясения. Tipping Mar, инженерная фирма, стоящая за проектом, использовала проектирование на основе производительности и нелинейный анализ временной истории, чтобы доказать, что решение будет соответствовать целям Строительного кодекса Калифорнии. [11]
Спор [о том, что указанная пагода старше, чем считалось ранее] возник из-за недавнего научного исследования shinbashira, "сердечного столба", проходящего через центр пагоды, показал, что древесина
хиноки
(японский кипарис), использованная для этого столба, была срублена в 594 г. н. э. Если предположить, что эта древесина была использована вскоре после того, как ее срубили, это означает, что строительство пагоды имело место не в начале восьмого века (около 711 г.), как принято считать, а примерно на столетие раньше. Согласно общепринятой теории, Хорюдзи, включая пагоду, был впервые построен около 607 г. принцем Сётоку... качество их строительства признано специалистами во всем мире. Несмотря на то, что конструкция почти полностью состоит из соединенных между собой кусков дерева, пятиэтажная пагода не поддалась землетрясениям, хотя Япония находится в зоне сильной сейсмической активности.
Особая способность сейсмостойкости пятиэтажных деревянных пагод в Японии остается загадка до сих пор. В этой статье рассматривается типичная пятиэтажная деревянная пагода, в которой ее структурная модель включает подшипники скольжения, соединяющие центральный столб (шинбасира) и основание, окружающие столбы и балки крыши. Неясность в структурных деталях и соединения пагоды характеризуются различными параметрами, такими как зазор между шинбасира и полом, коэффициент трения и вес крыши. Затем анализируются нелинейные динамические реакции пагоды с предлагаемой моделью и традиционной моделью вместе в соответствии с ускорением грунта при различных землетрясениях записи. Полученные результаты показывают, что предложенная модель дает гораздо более низкий отклик по сравнению с традиционной моделью. Этот анализ помогает прояснить понимание особой сейсмостойкости японских пагод, которая сохранялась на протяжении столетий