高楼大厦用什么
1、首先,导致大楼发生振动主要有两个原因,一个原因是地震了,那么大楼自然会发生振动,另一个原因就是风振效应。我国大部分建筑都没有位于地震带上,故在此仅介绍风振效应。
2、所谓的摆式,就是类似钟摆一样,悬挂于空中进行摆动,若不加任何措施,摆动的钟摆会在空气阻力以及绳索的摩擦力作用下缓慢停止,但这个过程过于缓慢,我们需要为其附加一个强大的阻尼系统。
3、知道什么是阻尼器了,那么为什么高楼大厦需要阻尼器呢?
4、调质阻尼器为了因应高空强风及台风吹拂造成的摇晃.大楼内设置了“调谐质块阻尼器”(tunedmassdamper,又称“调质阻尼器”),是在88至92楼挂置一个重达660公吨的巨大钢球,利用摆动来减缓建筑物的晃动幅度。据台北101告示牌所言,这也是全世界唯一开放游客观赏的巨型阻尼器,更是目前全球最大之阻尼器。台北101采用新式的“巨型结构”(megastructure),在大楼的四个外侧分别各有两支巨柱,共八支巨柱,每支截面长3公尺、宽2.4公尺,自地下5楼贯通至地上90楼,柱内灌入高密度混凝土,外以钢板包覆。台湾位于地震带上,在台北盆地的范围内,又有三条小断层,为了兴建台北101,这个建筑的设计必定要能防止强震的破坏。且台湾每年夏天都会受到太平洋上形成的台风影响,防震和防风是台北101两大建筑所需克服的问题。为了评估地震对台北101所产生的影响,地质学家陈斗生开始探查工地预定地附近的地质结构,探钻4号发现距台北101200米左右有一处10米厚的断层。依据这些资料,台湾省地震工程研究中心建立了大小不同的模型,来仿真地震发生时,大楼可能发生的情形。为了增加大楼的弹性来避免强震所带来的破坏,台北101的中心是由一个外围8根钢筋的巨柱所组成。
5、泰勒Taylor公司从1955年起经过长期大量航天、军事工业的考验,第一个实验将这一技术应用到结构工程上,在美国地震研究中心作了大量振动台模型实验,计算机分析,发表了几十篇有关论文。结构用阻尼器的关键是持久耐用,时间和温度变化下稳定,泰勒公司的阻尼器经过了长期考验和各种对比分析,其他公司的产品很难望其向背。美国相应设计规范的制定都是基于泰勒公司阻尼器的产品。其产品技术先进,构造合理可靠,技术的透明度高,而且可以按设计者的要求制造适合各种用途的阻尼器。每个产品出厂前都经过最严格的测试,给出滞回曲线。泰勒Taylor公司从世界上130多个工程,32座桥梁的实际应用中,积累了大量的实际经验。
6、风阻尼器,一般叫调谐质量阻尼器。调谐质量阻尼器,一般有三部分构成,质量块、弹簧和阻尼系统(产生阻尼的装置)。
7、除了电涡流阻尼器外,其余形式的阻尼都存在性质不稳定和需要经常维护的缺点。而电涡流调谐质量阻尼器采用电磁铁或者永磁体,由于不接触所以没有机械摩擦、不需要润滑、不需要维护。大楼往左偏,阻尼器就往右,这一左一右便成功地化解了楼梯的振动。上海中心大厦用的就是这种阻尼器,但有所创新。
8、在感生磁场与永磁体磁场的相互作用下,晃动的质量块很快就能将动能转化为内能,并且耗散掉,大楼也就归于平静了。
9、阻尼,其实是一种很常见的物理现象,简单来说就是对物体的运动造成阻碍,例如空气阻尼、油阻尼、粘滞阻尼、摩擦阻尼、涡流阻尼等,都是平时的生活中我们也经常遇到的,而阻尼器便是利用这种现象制作而成的一种实用工具。例如汽车内部常见的减震器,其实就是阻尼器的一种。
10、凭借着重达1000吨的阻尼器,任你狂风暴雨,我自岿然不动。而上海中心大厦也因此成功地经受住了本次超强台风“烟花”的考验。
11、据新闻报道,上海中心大厦采用的是世界首创的摆式电涡流调谐质量阻尼器。
12、阻尼器,是以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中,其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器,在美国被结构工程界接受以前,经历了大量实验,严格审查,反复论证,特别是地震考验的漫长过程。
13、但是良好的弹性,却也让大楼面临微风冲击,即有摇晃的问题。抵消风力所产生的摇晃主要设计是阻尼器,而大楼外形的锯齿状,经由风洞测试,能减少30-40%风所产生的摇晃。
14、二十世纪,特别是近二、三十年人们对建筑物的抗振动的能力的提高已经做了巨大的努力,取得了显著的成果。这一成果中最引以为自豪的是“结构的保护系统”。人们跳出了传统增强梁、柱、墙提高抗振动的能力的观念,结合结构的动力性能,巧妙的避免或减少了地震,风力的破坏。基础隔震(BaseIsolation),各种利用阻尼器(Damper)吸能,耗能系统,高层建筑屋顶上的质量共振阻尼系统(TMD)和主动控制(ActiveControl)减震体系都是已经走向了工程实际。有的已经成为减少振动不可少的保护措施。特别是对于难于预料的地震,破坏机理还不十分清楚的多维振动,这些结构的保护系统就显得更加重要。
15、风振效应涉及到的知识非常复杂,我们简单介绍一下。拿起一张白纸,用嘴使劲吹一口风,你会感受到纸张发生了明显振动,同样的,超高建筑自建成之日起,每日都在经受这样的“摧残”,若不采取任何措施,先不说居住在内的人,建筑自己都受不了。
16、按照阻尼系统来分主要有:油阻尼、黏弹阻尼、黏滞阻尼、电涡流阻尼等。油阻尼是具有代表性最早使用的阻尼元素,但是由于液压油自身的品质特点,容易受温度的影响,阻尼系数就会发生变化。
17、据上海中心大厦工作人员介绍,该阻尼器单边摆幅的极限是1米,可以削减强风下高层晃动,帮助超高层建筑保持楼体稳定和安全,可以令大厦内90%的人能感受到较大的舒适度。自2016年启用以来,上海中心大厦的阻尼器的摆动幅度还没有到达过极限状态。
18、这些结构保护系统中争议最少,有益无害的系统要属利用阻尼器来吸收这难予预料的地震能量。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天航空,军工,枪炮,汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器来减振消能。从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等工程中,其发展十分迅速。到二十世纪末,全世界已有近100多个结构工程运用了阻尼器来吸能减震。到2003年,仅Taylor公司就在全世界安装了110个建筑,桥梁或其它结构构筑物。
19、电涡流,便是该阻尼器采用的阻尼系统。当一块处于静止磁场中导体板以一定相对速度运动时,导体板中的磁通量发生变化,产生感应电流,也就是电涡流,其能够产生一个与静止磁场相反的磁场(感生电场)来阻碍导体板与静止磁场之间的相对运动。
20、对于一般的由钢筋混凝土建成的大楼而言,钢筋本身具有弹性,我们可以将大楼看作是大型阻尼器,而越高的大楼,风振效应就越显著,大楼的结构强度已经不足以缓解振动了,这就需要某种手段来缓解振动,风阻尼器应运而生。
21、阻尼器可以理解为一种能量转换器。我们都知道能量守恒定律——也就是说在封闭系统里,能量是不会凭空消失或者产生的,但是能量是可以进行相互转化的。比如,汽车遇到坎发生上下振动,这个“动”,便是机械能,“动”引起弹簧发生形变,而形变的过程,一定会有一部分能量转换为弹簧内部的能量。
22、一座座高楼大厦拔地而起像雨后春笋,像并排的战士,像撂到一块的多诺骨牌。