大家好，這是很有料的建模助手。

隨著夏季來臨，臺(tái)風(fēng)天的頻率也會(huì)越來越高。大家了解過建筑物在臺(tái)風(fēng)天是怎么“抗壓”的么？

其實(shí)高層建筑在大風(fēng)中搖晃這是比較正常的現(xiàn)象，建筑物越高，迎風(fēng)面積越大，那么其在大風(fēng)中搖晃的程度就會(huì)越高！

通常超過300米的建筑，就要考慮采取專門的防風(fēng)抗震設(shè)計(jì)。

接下來小編帶各位看看現(xiàn)代建筑常用的防風(fēng)抗震設(shè)計(jì)：

01

建筑物外形修形

不知道各位有沒有發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的超高層建筑中像聯(lián)合國大廈那種板式高層建筑是沒有的，至少也是多面體或者三角甚至角度圓潤的建筑。

例如：上海中心大廈，它是一個(gè)扭曲的復(fù)雜曲面型，隨高度上升每層扭曲角度接近1度。

氣流漩渦在飛行器上能產(chǎn)生相當(dāng)強(qiáng)悍的升力效果，但在高層建筑物上會(huì)導(dǎo)致晃動(dòng)的力矩。這樣的設(shè)計(jì)能使每個(gè)高度上的氣流旋渦脫落頻率都不一樣，這樣就難以形成共振。

形象一點(diǎn)就是說，我們把漩渦打散了，一個(gè)巴掌拍不響，難成氣候。

看上去規(guī)規(guī)矩矩的板式建筑的空間利用率是最高的，但其氣流導(dǎo)致的脫體渦流存在，超高建筑中是不會(huì)采用的。

以聯(lián)合國大廈為例，建筑總高為154M，也許已經(jīng)是板式建筑的極限了！

聯(lián)合國大廈

02

主動(dòng)抗風(fēng)減震

盡管有外形優(yōu)化后超高建筑將大風(fēng)引起的晃動(dòng)降到了最低，但架不住其整體迎風(fēng)面積大。

因此晃動(dòng)仍然是不可避免，而且超高層建筑的抗震也有相關(guān)要求，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候加入了主動(dòng)抗風(fēng)減震的措施！

1. 抗風(fēng)抗震阻尼結(jié)構(gòu)

建筑物抗震有兩種設(shè)計(jì)，一種隔震，另一種是耗能。

隔震大家都知道，在建筑設(shè)計(jì)中加入防震措施，而耗能則是在建筑物形變的基礎(chǔ)上將其消耗掉，避免其進(jìn)入共振和震動(dòng)幅度加大！

而阻尼器和阻尼支座則是兩者的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

阻尼支座

2. 主動(dòng)式阻尼減輕晃動(dòng)

“上海慧眼”是上海中心大廈的主動(dòng)抗風(fēng)抗震的阻尼設(shè)計(jì)。

靈感來源于《山海經(jīng)》中的“燭龍之眼”，但很抱歉這只是一個(gè)的裝飾品而已，阻尼器真身并不在此，小編有些不理解為何要隱藏起來，給大家參觀順便科普下不是挺好的么？

真正的阻尼器位于126層大樓頂部，距離地面584米，重達(dá)1000噸，全稱為“電渦流擺設(shè)式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器”。

它采用的電渦流技術(shù)以往用于磁懸浮等工程，這項(xiàng)技術(shù)是世界上首次用于風(fēng)阻尼器，是中國人首創(chuàng)。

上千噸的物體在大樓頂部會(huì)頭重腳輕嗎？

其實(shí)跟大樓的質(zhì)量相比，這1000噸并不是什么嚴(yán)重問題。

當(dāng)狂風(fēng)吹起來時(shí)，重物晃動(dòng)對屋頂產(chǎn)生的拉力，由于離屋頂近，力臂較小所以拉力更大，減少大樓傾斜度。

下面兩個(gè)積木建的大樓，一個(gè)是安裝了微型阻尼器的，一個(gè)則沒有。

當(dāng)?shù)卣鸹蚴桥_(tái)風(fēng)來臨的時(shí)候，安裝了阻尼器的積木大樓穩(wěn)如老狗，而另一邊的大樓已經(jīng)搖搖欲墜了。。。

示范動(dòng)圖

如果還不明白，我們再舉個(gè)例子，臺(tái)風(fēng)中的大樓就像一艘遇上了巨浪的小船，當(dāng)巨浪從一側(cè)來襲，船上的人就會(huì)朝小船晃動(dòng)的反方向移動(dòng)，來抵消巨浪的沖擊力，取得平衡。

廣州的第一高樓“小蠻腰”——廣州塔，也同樣安裝了類似阻尼器的裝置。不過廣州塔的阻尼器除了抗震抗風(fēng)以外，它還是一個(gè)消防水箱。

在廣州塔頂層的安裝了兩個(gè)各 540 噸容量的鐵質(zhì)消防水箱，水箱下面裝有軌道并帶有控制裝置。

水箱平時(shí)當(dāng)阻尼器用，當(dāng)塔身晃動(dòng)時(shí)，水箱受計(jì)算機(jī)控制向反方向滑動(dòng)以消除塔身的晃動(dòng)。

而一旦建筑發(fā)生了火災(zāi)，在外部消防無法到位時(shí)，這兩個(gè)水箱可便可以承擔(dān)兩個(gè)小時(shí)的噴淋滅火任務(wù)，畢竟里面足足裝了 540 噸的水！

廣州塔

臺(tái)北101大廈的阻尼器則比較直觀，并且也是開放參觀的，圍觀群眾可以非常直觀的了解它的工作原理！

臺(tái)北101大廈

這是重大660噸的主動(dòng)阻尼裝置在2015年8月8日超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)蘇迪羅登陸時(shí)阻尼器工作的實(shí)景。

當(dāng)時(shí)風(fēng)速達(dá)到了240KM/H，阻尼補(bǔ)償幅度達(dá)到了1M，有效的減輕了大廈晃動(dòng)感！

以上就是本期的有趣小科普~

最近風(fēng)雨天氣較多，盆友們出行注意安全哦！