建築結構丨臺北101鎮樓之寶——世界最大的風阻尼器

2021-02-15 建築結構

一般說,在正常的風壓狀態下,距地面高度為10米處,如果風速為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,風速達到30米/秒以上時,摩天大樓會產生晃動。

例如紐約世貿中心,在春季颳風時,通常搖晃偏離中心15~30釐米,在強颶風作用下,位移可達1米,設計按最大風力下的最大偏離為1.2米。芝加哥西爾斯大廈在大風情況下最大偏離中心可達1.8米,據說裝了陀螺平衡裝置後可調到1.5米。

那麼101層,高達509米的臺北101大樓,在臺灣這個多颱風多地震的地方,要不了多久不得搖塌了麼?

不怕,咱不有一顆月亮麼——

這顆類似鐘擺的金色巨型球體,是個在全世界都很有名的傢伙,大名叫:調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper,簡稱TMD)。

這個阻尼器直徑5.5米、重達660噸,是101大樓的鎮樓之寶,定樓神球。

高層的阻尼器有很多種實現方式,有利用液體的有利於摩擦的,但大多都是隱藏起來的,像101這樣把它公開展示於公眾面前的很少有。於是它也引起了人們巨大的興趣。

↓↓16根直徑9公分,42米長的鋼索吊著這隻大傢伙↓↓

阻尼器的原理是在大樓側面受力時(颱風等)阻尼器也會以相應的頻率擺動造成相反的作用力,抵消部分大樓的壓力。

101大廈的吉祥物Damper Baby公仔,設計概念源自於是101的鎮樓之寶——風阻尼器 (Damper),將這巨型球體擬人化,再把41層實心鋼板焊接的環狀螺旋循環,變裝成公仔身上最亮麗的螺紋上衣,而「1、0、1」數字作為天真無邪的臉部五官,搭配紅、金、黑等三種顏色,分別名為「紅金寶」、「金有錢」及「黑巧客」等。


↓↓臺北101大廈的阻尼寶寶

在自然的力量前,人真的很渺小,但渺小的人類製造的這個巨大的調諧質量阻尼器,為101大樓的安全做出了巨大貢獻——6.3級地震阻尼器擺動幅度20公分,而蘇力颱風時阻尼器的擺動幅度達到70釐米。有它才有101的安然矗立。

↓↓2013年臺北6.3級地震時阻尼器蕩鞦韆↓↓


↓↓到節慶時,101就成了一個巨大的雞毛撣↓↓


上海環球金融中心阻尼器:


上海環球金融中心在395米的第90層安裝了兩颱風阻尼器,這是我國大陸地區首個使用此類裝置的超高層建築。

這個阻尼器是兩個重達150噸、長寬各有9米的大傢伙。外部是3層藍色的鋼質框架,中間桔紅色的是用鋼索懸吊的重100多噸的配重物。配重物下面裝有驅動裝置,與環球金融中心本身自振頻率相一致。通電後,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,大幅降低環球金融中心由於強風引起的搖晃。

來源:機械美學

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