都在用的報告小程序
寫文章、做研究、查資料【必備】
微信掃一掃，我知道了最近發表在《工程結構》雜誌上的一篇論文，對現代摩天大樓的結構提出了新的設想。該論文指出，受方程式1賽車靈感啟發，未來或許我們能建造出「針狀」摩天大樓。
如今，高聳入雲的摩天大樓已經成為現代化大都市的標配，世界最高的摩天大樓杜拜樓甚至高達828米。但為何即使在摩天大樓的高層，我們也不會感覺到搖晃呢?要知道建築越高，它經受的強風就越大。
一般來說，在正常的風壓狀態下，距地面高度為10米處，如風速為5米/秒，那麼在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，摩天大樓會產生晃動。
而這就是摩天大樓裡廣泛應用的「定樓神球」--調諧質量阻尼器在起作用。
調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper，簡稱TMD)，是超高層建築應對風致振動，在強風時降低加速度響應、降低大樓晃動幅度，提高建築內部人員舒適度的一種裝置。一般由幾百上千噸的質量塊、吊索、常規阻尼器、限位阻尼器組成。
一旦建築物因強風產生的搖晃可以通過傳感器傳至風阻尼器，此時風阻尼器的驅動裝置會控制配重物的動作進而降低建築物的搖晃程度。通過引入風阻尼器，將能使強風時加在建築物上的加速度(重力)降低40%左右。另外，風阻尼器也可以降低強震對建築物，尤其是建築物頂部的衝擊。
但是這種設備的安裝成本很高，一般在幾百萬英鎊(約人民幣900萬元)，並且它還大量佔用了建築本身的寶貴空間。
於是，科學家們從方程式1賽車中汲取靈感，借鑑F1懸掛系統技術——使用輕型和緊湊的惰器減震器——可以將阻尼器的重量要求降低至多70%。
這款革命性的摩天大樓減震器是由倫敦城市大學的結構動力學專家Agathoklis Giaralis及其同事研發的。它使用了一個由一組齒輪驅動的旋轉圓盤，通過旋轉可以平衡任何建築物的晃動。
研究人員表示，如果他們能設計出更小、更輕的調諧質量阻尼器，那麼他們就能建造更高、佔地面積更小的建築，而且即使在高空強風中，大廈內的人也不會感動頭暈目眩。
這種瘦長的建築將需要更少的材料和資源，因此成本更低，更可持續，同時佔用的空間也更少，看起來也更美觀。
根據研究人員的測試，在一棟20層的鋼結構建築中安裝新的減震器，將使梁和柱所需的鋼材減少至多30%。
此外，研究人員通過計算機模擬研究了在現有的一座倫敦摩天大樓——位於南華克的48層樓高的Newington Butts大廈——安裝這種裝置的影響，結果表明，這種做法可以將樓層搖晃降低30%。
而且，新的減震器還可以為摩天大樓提供動力。雖然安裝這類減震器的大樓無法做到電力供應自給自足，但通過收集風力還是能夠為內部建築氣候控制的無線傳感器供電。
本文來源前瞻網，轉載請註明來源。本文內容僅代表作者個人觀點，本站只提供參考並不構成任何投資及應用建議。（若存在內容、版權或其它問題，請聯繫：service@qianzhan.com） 品牌合作與廣告投放請聯繫：0755-33015062 或 hezuo@qianzhan.com