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超高層幕墻建筑的“定海神針”如何發(fā)揮其威力？

更新時間：2018-11-19 09:58   來源：中國幕墻網(wǎng)   瀏覽次數(shù)：67222 | 文字大小：大 中 小

摘要：【中金網(wǎng)】根據(jù)我國相關(guān)的設(shè)計標(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級以上臺風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)），這對高樓的設(shè)計、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，臺風(fēng)是非?？膳碌淖匀粸?zāi)害。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(fēng)“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臺風(fēng)時，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)速可達到15米/秒。若高達300-400米，風(fēng)力將更加強大，即風(fēng)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(guān)的設(shè)計標(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級以上臺風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)），這對高樓的設(shè)計、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。

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

　　風(fēng)阻尼器是目前建筑界公認的“定樓神球”，當(dāng)超高層建筑在強風(fēng)中晃向某一方向時，風(fēng)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(dāng)于天平砝碼的作用。

　　了解風(fēng)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(fēng)阻尼器的超高層建筑。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(fēng)登陸臺灣時，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)史上最大。

　　上海環(huán)球金融中心：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)球金融中心，在90層安裝了2臺風(fēng)阻尼器，就是下面這個。

　　這組風(fēng)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)球金融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(fēng)產(chǎn)生的搖晃可以通過傳感器傳至風(fēng)阻尼器，此時風(fēng)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：世界上第一個引入電磁原理的阻尼器

　　經(jīng)過多年建設(shè)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)了世界上第一個引入電磁原理的阻尼器?！盎垩邸痹煨妥屓硕恳恍拢枘崞魃喜克囆g(shù)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，是目前世界上最重的擺式阻尼器質(zhì)量塊。質(zhì)量塊和吊索構(gòu)成一個巨型復(fù)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(shè)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(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)抗震等級特一級，可以抵抗100年一遇的風(fēng)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(fēng)中的擺幅，設(shè)計者在大樓91層設(shè)計安放了兩個巨大的鉛塊阻尼器，每個重300噸，是上海環(huán)球金融中心風(fēng)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(fēng)情況下，塔身搖擺超出正常范圍時即觸發(fā)系統(tǒng)。

　　最后，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!

　　廣州國際金融中心（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)體系在的世界超高層建筑中是獨一無二的。

　　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度地震或超強臺風(fēng)，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(shè)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(shè)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(shè)計中，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，人不會有明顯的不適感。