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超高層幕墻建筑的“定海神針”如何發(fā)揮其威力？

更新時(shí)間：2018-11-19 09:58   來(lái)源：中國(guó)幕墻網(wǎng)   瀏覽次數(shù)：66952 | 文字大小：大 中 小

摘要：【中金網(wǎng)】根據(jù)我國(guó)相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，超高層建筑應(yīng)具有抵抗40米/秒以上風(fēng)速的能力（12級(jí)以上臺(tái)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)），這對(duì)高樓的設(shè)計(jì)、建造以及施工材料等方面，都提出了很高的要求。

　　【中金網(wǎng)】眾所周知，臺(tái)風(fēng)是非常可怕的自然災(zāi)害。每年都有無(wú)數(shù)建筑毀于一旦，也有無(wú)數(shù)人因?yàn)樗鼈兞麟x失所。前段時(shí)間的臺(tái)風(fēng)“山竹”襲擊廣東等沿海地區(qū)，可以說(shuō)是勢(shì)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超高層幕墻聚集地，有那么多的著名“網(wǎng)紅樓”，為什么都安然無(wú)事呢?它們不是更應(yīng)該“樓大招風(fēng)”嗎?那么這些高樓大廈在面臨超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)時(shí)，具體是如何保證自己抵抗那么大的風(fēng)力，屹立不倒的呢?于是作為“定樓神器”的風(fēng)阻尼器就出現(xiàn)了，藏在大樓中。

風(fēng)阻尼器示意圖

　　在正常的風(fēng)壓狀態(tài)下，距地面高度為10米處，如風(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，即風(fēng)速達(dá)到30米/秒以上時(shí)，摩天大樓會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)。

　　根據(jù)我國(guó)相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，超高層建筑應(yīng)具有抵抗40米/秒以上風(fēng)速的能力（12級(jí)以上臺(tái)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)），這對(duì)高樓的設(shè)計(jì)、建造以及施工材料等方面，都提出了很高的要求。

　　超高層建筑抵抗風(fēng)荷載的主要措施：（1）更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)；（2）風(fēng)阻尼器；（3）減小風(fēng)阻的建筑外形設(shè)計(jì)。

　　為了控制樓體在強(qiáng)風(fēng)中的擺動(dòng)幅度，使用風(fēng)阻尼器就成為超高層建筑設(shè)計(jì)師最常用的方法。

　　風(fēng)阻尼器是目前建筑界公認(rèn)的“定樓神球”，當(dāng)超高層建筑在強(qiáng)風(fēng)中晃向某一方向時(shí)，風(fēng)阻尼器會(huì)在電腦和電機(jī)的控制下朝反方向運(yùn)行，從而減緩大樓的擺幅，發(fā)揮出相當(dāng)于天平砝碼的作用。

　　了解風(fēng)阻尼器的原理之后，來(lái)看看哪些大樓配備了這樣的神器：

　　臺(tái)北101大廈：重達(dá)660噸的巨大鋼球蛋

　　臺(tái)北101大廈是世界上較早安裝風(fēng)阻尼器的超高層建筑。這棟大樓在88-92樓層掛置一個(gè)重達(dá)660噸的巨大鋼球利用擺動(dòng)來(lái)減緩建筑物的晃幅。據(jù)說(shuō)，2015年“蘇迪羅”號(hào)臺(tái)風(fēng)登陸臺(tái)灣時(shí)，臺(tái)北101大樓內(nèi)的防震阻尼器擺動(dòng)幅度達(dá)100cm之大，擺動(dòng)幅度創(chuàng)史上最大。

　　上海環(huán)球金融中心：兩個(gè)重達(dá)150噸、長(zhǎng)寬各有9m的“大家伙”

　　位于上海陸家嘴的上海環(huán)球金融中心，在90層安裝了2臺(tái)風(fēng)阻尼器，就是下面這個(gè)。

　　這組風(fēng)阻尼器是兩個(gè)重達(dá)150噸、長(zhǎng)寬各有9m的“大家伙”。外部是3層藍(lán)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(gè)配重物是與環(huán)球金融中心本身自振頻率相一致的振動(dòng)體，在配重物的下面安裝了驅(qū)動(dòng)裝置。

　　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)作進(jìn)而降低建筑物的搖晃程度。

　　上海中心大廈：世界上第一個(gè)引入電磁原理的阻尼器

　　經(jīng)過(guò)多年建設(shè)的上海中心大廈，它的定海神球是一個(gè)稱為“慧眼”的阻尼器。

　　上海中心首創(chuàng)了世界上第一個(gè)引入電磁原理的阻尼器。“慧眼”造型讓人耳目一新，阻尼器上部藝術(shù)裝置高達(dá)30m。

　　整個(gè)阻尼器是一個(gè)重達(dá)1000噸的“超級(jí)巨無(wú)霸”，它由吊索、質(zhì)量塊、阻尼系統(tǒng)和主體結(jié)構(gòu)保護(hù)系統(tǒng)四個(gè)部分組成，是目前世界上最重的擺式阻尼器質(zhì)量塊。質(zhì)量塊和吊索構(gòu)成一個(gè)巨型復(fù)擺，它與主體結(jié)構(gòu)的共振，能消減大樓晃動(dòng)。

　　深圳平安中心：每個(gè)重約500噸，造價(jià)達(dá)3500萬(wàn)元

　　深圳平安中心在113層設(shè)有2個(gè)阻尼器減震裝置，每個(gè)重約500噸，造價(jià)達(dá)3500萬(wàn)元，可以抵消30%的位移。

　　結(jié)合主體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)形式以及阻尼器，平安中心主樓抗震設(shè)防烈度為8度，結(jié)構(gòu)抗震等級(jí)特一級(jí)，可以抵抗100年一遇的風(fēng)荷載。

　　深圳京基100大廈：兩個(gè)300噸鉛塊阻尼器

　　為了控制京基100大廈樓體在風(fēng)中的擺幅，設(shè)計(jì)者在大樓91層設(shè)計(jì)安放了兩個(gè)巨大的鉛塊阻尼器，每個(gè)重300噸，是上海環(huán)球金融中心風(fēng)阻尼器重量的兩倍。

　　不過(guò)，阻尼器不一定都是一坨一坨的。比如說(shuō)，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(qiáng)風(fēng)情況下，塔身?yè)u擺超出正常范圍時(shí)即觸發(fā)系統(tǒng)。

　　最后，必須說(shuō)，并不是所有的高樓都需要阻尼器。比如說(shuō)廣州IFC，根本就木有!

　　廣州國(guó)際金融中心（廣州IFC）：不好意思，我沒(méi)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(dú)特創(chuàng)新的筒中筒結(jié)構(gòu)體系在的世界超高層建筑中是獨(dú)一無(wú)二的。

　　斜交網(wǎng)格外筒韌性好具有較大剛度，所以廣州IFC不需要像臺(tái)北101大廈那樣設(shè)置質(zhì)量“阻尼器”，即便遭遇8度地震或超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，廣州IFC也能在“搖曳生姿”中屹立不動(dòng)。

　　而且，廣州IFC在樓頂還設(shè)置的一個(gè)大水箱。

　　這個(gè)可以貯存600噸消防用水的大水箱，除了可以在供電中斷、設(shè)備損壞的情況下通過(guò)重力流進(jìn)行滅火外，也能在遇到地震等突發(fā)情況時(shí)，起到平衡點(diǎn)支撐、緩沖作用，保證廣州IFC不會(huì)出現(xiàn)傾斜、坍塌情況，隨時(shí)維護(hù)大樓平衡。

　　在設(shè)計(jì)中，廣州IFC的最大位移（樓頂）是75公分，但在一般情況下，即便遭遇大風(fēng)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(huì)有明顯的不適感。