高楼如何抵御台风?防风抗震设计的减隔震阻尼器用上了!

随着台风“烟花”逼近,上海维持大风大雨的天气,雨势时强时弱。“烟花”来势汹汹,摩天大楼如何稳如泰山?在中国第一高楼之称的上海中心大厦上,堪称“镇楼神器”的阻尼器开始出现摆动,给摩天大楼进行减振。

高层建筑在大风中摇晃这是比较正常的现象,建筑物越高,迎风面积越大,那么其在大风中摇晃的程度就会越高!

通常超过300米的建筑,就要考虑采取专门的防风抗震设计。

现代建筑常用的防风抗震设计有几种:

01建筑物外形修形

不知道各位有没有发现,现在的超高层建筑中像联合国大厦那种板式高层建筑是没有的,至少也是多面体或者三角甚至角度圆润的建筑,例如上海中心大厦是一个扭曲的复杂曲面型,随高度上升每层扭曲角度接近1度。

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气流漩涡在飞行器上能产生相当强悍的升力效果,但在高层建筑物上会导致晃动的力矩。这样的设计能使每个高度上的气流旋涡脱落频率都不一样,这样就难以形成共振。形象一点就是说,我们把漩涡打散了,一个巴掌拍不响,难成气候。

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看上去规规矩矩的板式建筑的空间利用率是最高的,但其气流导致的脱体涡流存在,超高建筑中是不会采用的,联合国大厦总高154M,也许已经是板式建筑的极限了!

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02主动抗风减震

尽管有外形优化后超高建筑将大风引起的晃动降到了最低,但架不住其整体迎风面积大,因此晃动仍然是不可避免,而且超高层建筑的抗震也有相关要求,因此在结构设计的时候加入了主动抗风减震的措施!

1. 抗风抗震阻尼结构

建筑物抗震有两种设计,一种隔震,另一种是耗能。

隔震大家都知道,在建筑设计中加入防震措施,而耗能则是在建筑物形变的基础上将其消耗掉,避免其进入共振和震动幅度加大!

而阻尼器和阻尼支座则是两者的现实应用!

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阻尼支座

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建筑物中的阻尼器

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桥梁中两者合一的底座

2. 主动式阻尼减轻晃动

“上海慧眼”是上海中心大厦的主动抗风抗震的阻尼设计,灵感来源于《山海经》中的“烛龙之眼”,但很抱歉这只是一个的装饰品而已,阻尼器真身并不在此,小编有些不理解为何要隐藏起来,给大家参观顺便科普下不是挺好的么?

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真正的阻尼器位于126层大楼顶部,距离地面584米,重达1000吨,全称为“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”,它采用的电涡流技术以往用于磁悬浮等工程,这项技术系世界上首次用于风阻尼器,是中国人首创。

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上千吨的物体在大楼顶部会头重脚轻吗?

其实跟大楼的质量相比,这1000吨并不是什么严重问题。当狂风吹起来时,重物晃动对屋顶产生的拉力,由于离屋顶近,力臂较小所以拉力更大,减少大楼倾斜度。

下面两个积木建的大楼,一个是安装了微型阻尼器的,一个则没有。

当地震或是台风来临的时候,安装了阻尼器的积木大楼稳如老狗,而另一边的大楼已经摇摇欲坠了。。。

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如果还不明白,我们再举个例子,台风中的大楼就像一艘遇上了巨浪的小船,当巨浪从一侧来袭,船上的人就会朝小船晃动的反方向移动,来抵消巨浪的冲击力,取得平衡。

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广州的第一高楼“小蛮腰”广州塔也同样安装了类似阻尼器的装置。

不过广州塔的阻尼器除了抗震抗风以外,它还是一个消防水箱

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在广州塔顶层的安装了两个各 540 吨容量的铁质消防水箱,水箱下面装有轨道并带有控制装置。

水箱平时当阻尼器用,当塔身晃动时,水箱受计算机控制向反方向滑动以消除塔身的晃动。

而一旦建筑发生了火灾,在外部消防无法到位时,这两个水箱可便可以承担两个小时的喷淋灭火任务,毕竟里面足足装了 540 吨的水。。。

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台北101大厦的阻尼器则比较直观,并且也是开放参观的,围观群众可以非常直观的了解它的工作原理!

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这是重大660吨的主动阻尼装置在2015年8月8日超强台风苏迪罗登陆时阻尼器工作的实景,当时风速达到了240KM/H,阻尼补偿幅度达到了1M,有效的减轻了大厦晃动感!

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“上海慧眼”阻尼器设计的最大摆幅为2米,在19年15级台风“利奇马”期间,瞬时峰值达到70厘米,此次台风“烟花”环流范围庞大,甚至超过“海葵”及“利奇马”。

猜猜看,上海中心大厦中的“慧眼”最终能晃出多大幅度?

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作者:隔震支座厂家
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来源:青海减隔震支座厂家_高阻尼减隔震网
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