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【中玻網(wǎng)】眾所周知,臺風是非?膳碌淖匀粸暮。每年都有無數(shù)建筑毀于一旦,也有無數(shù)人因為它們流離失所。前段時間的臺風“山竹”襲擊廣東等沿海地區(qū),可以說是勢如破竹,什么大樹、電線桿、廣告牌、汽車、玻璃……很多都被吹斷吹倒吹跑吹碎。
而廣東,尤其是廣州和深圳等非常高層幕墻聚集地,有那么多的有名“網(wǎng)紅樓”,為什么都安然無事呢?它們不是更應該“樓大招風”嗎?那么這些高樓大廈在面臨超強臺風時,具體是如何保證自己抵抗那么大的風力,屹立不倒的呢?于是作為“定樓神器”的風阻尼器就出現(xiàn)了,藏在大樓中。
風阻尼器示意圖
在正常的風壓狀態(tài)下,距地面高度為10米處,如風速為5米/秒,那么在90米的高空風速可達到15米/秒。若高達300-400米,風力將更加強大,即風速達到30米/秒以上時,摩天大樓會產(chǎn)生晃動。
根據(jù)我國相關的設計標準,非常高層建筑應具有抵抗40米/秒以上風速的能力(12級以上臺風標準),這對高樓的設計、建造以及施工材料等方面,都提出了很高的要求。
非常高層建筑抵抗風荷載的主要措施:(1)更強的結(jié)構(gòu);(2)風阻尼器;(3)減小風阻的建筑外形設計。
為了控制樓體在強風中的擺動幅度,使用風阻尼器就成為非常高層建筑設計師常用的方法。
風阻尼器是目前建筑界公認的“定樓神球”,當非常高層建筑在強風中晃向某一方向時,風阻尼器會在電腦和電機的控制下朝反方向運行,從而減緩大樓的擺幅,發(fā)揮出相當于天平砝碼的作用。
了解風阻尼器的原理之后,來看看哪些大樓配備了這樣的神器:
臺北101大廈:重達660噸的巨大鋼球蛋
臺北101大廈是世界上較早安裝風阻尼器的非常高層建筑。這棟大樓在88-92樓層掛置一個重達660噸的巨大鋼球利用擺動來減緩建筑物的晃幅。據(jù)說,2015年“蘇迪羅”號臺風登陸寶島時,臺北101大樓內(nèi)的防震阻尼器擺動幅度達100cm之大,擺動幅度創(chuàng)史非常大。
上海環(huán)球資金中心:兩個重達150噸、長寬各有9m的“大家伙”
位于上海陸家嘴的上海環(huán)球資金中心,在90層安裝了2臺風阻尼器,就是下面這個。
這組風阻尼器是兩個重達150噸、長寬各有9m的“大家伙”。外部是3層藍色的鋼質(zhì)框架,中間桔紅色的是用鋼索懸吊的重100多噸的配重物。
這個配重物是與環(huán)球資金中心本身自振頻率相一致的振動體,在配重物的下面安裝了驅(qū)動裝置。
通電后,一旦建筑物因強風產(chǎn)生的搖晃可以通過傳感器傳至風阻尼器,此時風阻尼器的驅(qū)動裝置會控制配重物的動作進而降低建筑物的搖晃程度。
上海中心大廈:世界上第1個引入電磁原理的阻尼器
經(jīng)過多年建設的上海中心大廈,它的定海神球是一個稱為“慧眼”的阻尼器。
上海中心首創(chuàng)了世界上第1個引入電磁原理的阻尼器!盎垩邸痹煨妥屓硕恳恍,阻尼器上部藝術裝置高達30m。
整個阻尼器是一個重達1000噸的“超級巨無霸”,它由吊索、質(zhì)量塊、阻尼系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng)四個部分組成,是目前世界上重的擺式阻尼器質(zhì)量塊。質(zhì)量塊和吊索構(gòu)成一個巨型復擺,它與主體結(jié)構(gòu)的共振,能消減大樓晃動。
深圳平安中心:每個重約500噸,造價達3500萬元
深圳平安中心在113層設有2個阻尼器減震裝置,每個重約500噸,造價達3500萬元,可以抵消30%的位移。
結(jié)合主體結(jié)構(gòu)基礎形式以及阻尼器,平安中心主樓抗震設防烈度為8度,結(jié)構(gòu)抗震等級特一級,可以抵抗100年一遇的風荷載。
深圳京基100大廈:兩個300噸鉛塊阻尼器
為了控制京基100大廈樓體在風中的擺幅,設計者在大樓91層設計安放了兩個巨大的鉛塊阻尼器,每個重300噸,是上海環(huán)球資金中心風阻尼器重量的兩倍。
不過,阻尼器不一定都是一坨一坨的。比如說,小蠻腰,連阻尼器都那么妖嬈。
廣州塔(小蠻腰):居然是水
男人是泥做的,女人是水做的。小蠻腰的阻尼器,也是水做的。
在小蠻腰的109、110層,以消防水箱作為阻尼器的減振控制系統(tǒng),在地震或強風情況下,塔身搖擺超出正常范圍時即觸發(fā)系統(tǒng)。
必須說,并不是所有的高樓都需要阻尼器。比如說廣州IFC,根本就木有!
廣州全部資金中心(廣州IFC):不好意思,我沒有
廣州IFC抗側(cè)力結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱斜交網(wǎng)格外筒+鋼筋混凝土內(nèi)筒的筒中筒體系。69層以上取消了核心筒的內(nèi)墻,電梯井道移至核心筒之外,形成鋼管混凝土柱斜交網(wǎng)格外筒+剪力墻結(jié)構(gòu)體系。
這種獨特創(chuàng)新的筒中筒結(jié)構(gòu)體系在的世界非常高層建筑中是獨有的。
斜交網(wǎng)格外筒韌性好具有非常大剛度,所以廣州IFC不需要像臺北101大廈那樣設置質(zhì)量“阻尼器”,即便遭遇8度地震或超強臺風,廣州IFC也能在“搖曳生姿”中屹立不動。
而且,廣州IFC在樓頂還設置的一個大水箱。
這個可以貯存600噸消防用水的大水箱,除了可以在供電中斷、設備損壞的情況下通過重力流進行滅火外,也能在遇到地震等突發(fā)情況時,起到平衡點支撐、緩沖作用,保證廣州IFC不會出現(xiàn)傾斜、坍塌情況,隨時維護大樓平衡。
在設計中,廣州IFC的非常大位移(樓頂)是75公分,但在一般情況下,即便遭遇大風天氣,樓頂位移也就幾公分到10公分的樣子,在這種幅度下,人不會有明顯的不適感。
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