高層建筑定樓神器之機(jī)械結(jié)構(gòu)解析

遠(yuǎn)祥

在正常的風(fēng)壓狀態(tài)下，距地面高度為10米處，如果風(fēng)速為5米/秒，那么在90米的高空，風(fēng)速可達(dá)到15米/秒。若高達(dá)300~400米，風(fēng)力將更加強(qiáng)大，風(fēng)速達(dá)到30米/秒以上時(shí)，摩天大樓會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)。

例如紐約世貿(mào)中心，在春季刮風(fēng)時(shí)，通常搖晃偏離中心15~30厘米，在強(qiáng)颶風(fēng)作用下，位移可達(dá)1米，設(shè)計(jì)按最大風(fēng)力下的最大偏離為1.2米。芝加哥西爾斯大廈在大風(fēng)情況下最大偏離中心可達(dá)1.8米，據(jù)說(shuō)裝了陀螺平衡裝置后可調(diào)到1.5米。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是一般的摩天大樓都會(huì)在有風(fēng)的情況下?lián)u晃,這個(gè)裝置就是減輕摩天大樓產(chǎn)生的晃動(dòng)。

所以超高層建筑中建筑物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)最為重要。要確保安全，還必須考慮居住上的舒適性，在遇較大風(fēng)力時(shí)能減小建筑物的搖晃。為了降低建筑物振動(dòng)反應(yīng)，裝設(shè)抗風(fēng)阻尼器就成了解決的辦法。故此，被譽(yù)為"定樓神球"的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器廣泛應(yīng)用開(kāi)來(lái)。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器是超高層建筑應(yīng)對(duì)風(fēng)致振動(dòng)，在強(qiáng)風(fēng)時(shí)降低加速度響應(yīng)、降低大樓晃動(dòng)幅度，提高建筑內(nèi)部人員舒適度的一種裝置。一般由幾百上千噸的質(zhì)量塊、吊索、常規(guī)阻尼器、限位阻尼器組成。

簡(jiǎn)單的說(shuō)就是一般的摩天大樓都會(huì)在有風(fēng)的情況下?lián)u晃，阻尼器裝置就是減輕摩天大樓產(chǎn)生的晃動(dòng)。

01 臺(tái)北101大廈

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臺(tái)北101大廈(2003年10月竣工)設(shè)置有世界最大的風(fēng)阻尼器，其外觀(guān)為金色球體，直徑達(dá)5.5米，重680公噸(等于680 000千克)。此風(fēng)阻尼器不僅為全球最大，也是全球唯一外露式的，可供游客參觀(guān)。

臺(tái)北101大廈的風(fēng)阻尼器從92層吊下來(lái)，像鐘擺一樣抵消臺(tái)風(fēng)的風(fēng)力，用巨大的液壓式活塞緊緊系在大樓結(jié)構(gòu)上。

一旦大樓移動(dòng)，阻尼器也跟著動(dòng)，只不過(guò)方向相反，就靠這股抵抗力緩和風(fēng)勢(shì)，活塞讓阻尼器不會(huì)過(guò)度擺蕩。

高層的阻尼器有很多種實(shí)現(xiàn)方式，但大多都是隱藏起來(lái)的，像臺(tái)北101大廈這樣把它公開(kāi)展示于公眾面前的很少有，于是它也引起了巨大的興趣。

↓↓16根直徑9公分，42米長(zhǎng)的鋼索吊著這只大家伙↓↓

阻尼器下方則放置了一可限制球體質(zhì)量塊擺動(dòng)的緩沖鋼環(huán)（Bumper Ring），以及8組水平向防撞油壓式阻尼器（Snubber Damper），一旦質(zhì)量塊擺動(dòng)振幅超過(guò)1.0m時(shí)，質(zhì)量塊支架下方的筒狀鋼棒（Bumper Pin）就會(huì)撞擊緩沖鋼環(huán)以減緩質(zhì)量塊的運(yùn)動(dòng)。

風(fēng)阻尼器可以把風(fēng)勢(shì)造成的大樓搖擺降低至少三分之一，風(fēng)阻尼器是24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)工作，同時(shí)地震儀記錄了每次大樓的搖擺。

02 上海環(huán)球金融中心

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2008年8月建成的我國(guó)大陸第一高樓--上海環(huán)球金融中心，就是安裝了兩臺(tái)用來(lái)抑制建筑物由于強(qiáng)風(fēng)引起搖晃的風(fēng)阻尼器。專(zhuān)家稱(chēng)，超高層建筑遭遇6級(jí)以上強(qiáng)風(fēng)時(shí)，建筑內(nèi)的人會(huì)有輕微搖晃感。考慮到上海時(shí)常遭遇臺(tái)風(fēng)襲擊，因此特別安裝了這樣的風(fēng)阻尼器。

上海環(huán)球金融中心風(fēng)阻尼器的主要部分是由鋼索懸吊的兩個(gè)各重約150噸的配重物體，懸掛在90層(395米處)。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)來(lái)襲時(shí)，該裝置使用傳感器來(lái)探測(cè)風(fēng)力大小和建筑物的搖晃程度，并通過(guò)計(jì)算機(jī)經(jīng)由彈簧、液壓裝置來(lái)控制配重物體向反方向運(yùn)動(dòng)，從而降低建筑物的搖晃程度。

使用了這一裝置之后，能把強(qiáng)風(fēng)加在建筑物上的加速度降低40%左右，這樣一來(lái)，即使遭受強(qiáng)風(fēng)襲擊，建筑內(nèi)的人也基本感覺(jué)不到建筑物的搖晃。另外，風(fēng)阻尼器也可以降低強(qiáng)震對(duì)建筑物、尤其是建筑物頂部的沖擊。

由于上海環(huán)球金融中心為超高層大樓，除依循國(guó)內(nèi)風(fēng)力設(shè)計(jì)規(guī)范外，還委托加拿大RWDI風(fēng)洞試驗(yàn)室研究大樓之風(fēng)力設(shè)計(jì)載重。風(fēng)阻尼器通電后，一旦建筑物因強(qiáng)風(fēng)產(chǎn)生的搖晃可以通過(guò)傳感器傳至風(fēng)阻尼器，此時(shí)風(fēng)阻尼器的驅(qū)動(dòng)裝置會(huì)控制配重物的動(dòng)作，大幅降低環(huán)球金融中心由于強(qiáng)風(fēng)引起的搖晃。

ahway

沒(méi)去101看看，遺憾！

制造商

上海環(huán)球金融中心那個(gè)風(fēng)阻尼器控制系統(tǒng)一旦故障能不能帶著樓晃悠？

制造商

記得看過(guò)一個(gè)紀(jì)錄片，阻尼器是立方體配重，上端由繩索懸掛，下端一部分浸泡在泥漿池子里。

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gongzhiben

神奇啊