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超高層幕墻建筑的“定海神針”如何發揮其威力？

更新時間：2018-11-19 09:58   來源：中國幕墻網   瀏覽次數：67432 | 文字大小：大 中 小

摘要：【中金網】根據我國相關的設計標準，超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。

　　【中金網】眾所周知，臺風是非常可怕的自然災害。每年都有無數建筑毀于一旦，也有無數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，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”的風阻尼器就出現了，藏在大樓中。

風阻尼器示意圖

　　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，摩天大樓會產生晃動。

　　根據我國相關的設計標準，超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。

　　超高層建筑抵抗風荷載的主要措施：（1）更強的結構；（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超高層建筑設計師最常用的方法。

　　風阻尼器是目前建筑界公認的“定樓神球”，當超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。據說，2015年“蘇迪羅”號臺風登陸臺灣時，臺北101大樓內的防震阻尼器擺動幅度達100cm之大，擺動幅度創史上最大。

　　上海環球金融中心：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球金融中心，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動裝置。

　　通電后，一旦建筑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。

　　上海中心首創了世界上第一個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、質量塊、阻尼系統和主體結構保護系統四個部分組成，是目前世界上最重的擺式阻尼器質量塊。質量塊和吊索構成一個巨型復擺，它與主體結構的共振，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。

　　結合主體結構基礎形式以及阻尼器，平安中心主樓抗震設防烈度為8度，結構抗震等級特一級，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，是上海環球金融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，在地震或強風情況下，塔身搖擺超出正常范圍時即觸發系統。

　　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抗側力結構采用鋼管混凝土柱斜交網格外筒+鋼筋混凝土內筒的筒中筒體系。69層以上取消了核心筒的內墻，電梯井道移至核心筒之外，形成鋼管混凝土柱斜交網格外筒+剪力墻結構體系。

　　這種獨特創新的筒中筒結構體系在的世界超高層建筑中是獨一無二的。

　　斜交網格外筒韌性好具有較大剛度，所以廣州IFC不需要像臺北101大廈那樣設置質量“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情況時，起到平衡點支撐、緩沖作用，保證廣州IFC不會出現傾斜、坍塌情況，隨時維護大樓平衡。

　　在設計中，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。