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阻尼器减缓机械振动 消耗强风地震能量

2018/12/13

很多超高大楼会设置阻尼器,来保持大楼遭遇强风或地震时的稳定,而且这种装置必须放在接近楼层顶部,才会发挥最大功效。


位于浦东的上海中心大厦,楼高632公尺,是排名世界第二、第一的摩天高楼,这样的超高楼层几乎直入云霄,需要克服的困难也不少,包括强风和地震等自然现象。怎么瓣?交给阻尼器来解决。

上海中心结构技术总监宋伟宁:「有了这个阻尼器,当风使楼体摆动的时候,阻尼器会产生与大楼运动方向相反的摆动,来抵销建筑物晃动。」

有了这种装置,就可以保持超高楼层在遭遇强风或地震时的稳定。现在问题来了,阻尼器要摆放在大楼的哪个位置?才能发挥最大功效。

旁白:「实验员用20公斤重的圆球来模拟大楼中的阻尼装置,将分别放置在大楼的上、中、下三个位置,当振开启时,模型将会左右摇摆,一旦大楼模型的摆动範围过大,就会碰到两旁的红色激光(雷射),触发声音警报。」

主持人撒贝宁:「好的,振动器开启。」

主持人尼格买提:「我有种预感,它(大楼模型)要塌。」

主持人撒贝宁:「喔!喔!(警报声响)。」

现场观众:「哇!哇!」

看来,阻尼器放置在楼层底部,没有完全发挥稳定超高建筑物的功效;现在放置在楼层的中间部位,看看阻尼器的效果。

主持人撒贝宁:「请各位别忘了,我们稍后要验证的是究竟哪一种情况下摆幅最小,振启动,阻尼器开始晃动了,开始晃动了。」

主持人撒贝宁:「喔!但是(警报声响)。」

主持人撒贝宁:「实验停止,唉呦呦呦呦,赶紧停下来,振、振停。」

现在剩下最后一个选项,放在建筑的上层,答案就要看实验结果了。

主持人撒贝宁:「风来了!(啊)呜喔喔喔。」

主持人尼格买提:「哇!这个。」

主持人撒贝宁:「现在好像楼体稳定了下来(唉),阻尼器开始发挥作用。」

观众:「呜喔喔喔。」

主持人撒贝宁:「楼体现在没有警戒範围,仍然还在安全结构範围内。」

主持人尼格买提:「阻尼器还真的在发挥作用。」

主持人撒贝宁:「阻尼器,对在跟随,它是在往相反的方向摆动。」

实验结果放在建筑物的上层,阻尼器可以发挥稳定效果,回到现实生活中,上海中心大厦的阻尼器也确实建置在126楼,证明实际情况和实验结果一致。

中国科学院物理所研究员曹则贤:「我想说关于这个字的读音问题,不叫阻尼ㄋ一ˊ(二声),这个字『尼』实际上是有三个音,第三声ㄋ一ˇ(尼)是阻止的意思,阻尼器的设计有多种原理,但是最根本的始终是让振动体本身的动能做功消耗掉,有一种非常简便的阻尼器的设计,就是让金属穿过磁场,那么磁场金属体内产生涡流,这样的话就把振荡体的动能转化成了电流,然后最终转化成了热能,达到了减振的效果。」

其实要维持超高楼层的稳定,除了建置阻尼器之外,还有採用悬浮结构、在核心墙加装弹性强化装置等等,都可以达到减振效果。

最HOT话题在这!想跟上时事,快点我加入LINE好友! 更新时间:2018/11/27 15:29

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