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台风过后,你的大楼还结实吗?

文章出处:悍马加固材料人气:21发表时间:2021-07-30 17:21:00【


台风过后,你的大楼还结实吗?

2021年7月24日,台风“烟花”登陆上海,全城戒备。
2021年7月27日,台风“烟花”离开上海,雨过天晴。

短短三天,上海中心大厦“烛龙之眼”——阻尼器上了热搜。

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上海环球金融中心90层的风阻尼器,是两个重达150吨、长宽各有9米的“大家伙”。它的外部是3层蓝色的钢质框架,中间桔红色的是用钢索悬吊的重100多吨的配重物。

当台风吹动摩天大楼晃动的频率和摩天大楼本身的频率一致时,摩天大楼就会晃动的特别厉害,所以,这时候就需要一个大重量“稳定器”来稳定住摩天大楼,它就是调谐质量阻尼器。

如果台风是从北面刮来,那大楼里的上百吨重的阻尼器就会变成一个巨大的“钟摆”迎着风摆向北面,使风阻尼器产生一种与风向相反的力量,从而化解建筑物的摇晃程度,抵消台风对建筑物的影响。这样一来,就会拉住大楼,让它轻点晃。这就相当于为大楼的振动施加了巨大的阻尼,“阻尼器”的名字正是由此得来。

在台风中,阻尼器自是功不可没。
但除此之外,高层建筑的结构形式同样发挥着重要的作用。

普通的几层、十几层的小高层建筑,通常采用的是【框架-剪力墙】结构。框架用来承担竖直的压力,剪力墙则用来承担横向的地震力、风力。

而对于超高层建筑而言,它们面临的风速是很大的:
在正常的风压状态下,距地面高度为10米处,如风速为5米/秒,那么在90米的高空风速可达到15米/秒。

可想而知,楼层越高,面临风速越大,相应的楼房晃动也比低层更剧烈。

超高层建筑通常会采用一种核心筒结构,在大楼的内部,有一根与大楼等高的核心筒,是一个有很多开口,但墙体极厚、内部配筋极多、强度极高的结构。在受力上,它就像是整座大楼的一根骨骼,撑起整座大楼。当台风、地震等巨大的横向力袭来时,核心筒可以与周围的稀疏框架相互配合,协同受力,形成双重抗震防线。

超高层建筑能在大风中立得住,材料也是硬件之一。

现代建筑抗压能力都很强,所以建筑构件不怕压,就怕弯。为形成抗弯能力很强的钢筋混凝土构件,我们通常将抗拉的钢筋埋设在抗压的混凝土当中。用钢筋混凝土构件做房梁,可以承受很大的垂直压力;用它做柱子,可以抵抗很强的飓风、地震的力。

但是在超高层建筑中,还不仅仅是钢筋混凝土这么简单。

首先,相比起一般的建筑,超高层建筑的钢筋和混凝土的强度都很高,通常可以达到普通钢材和普通混凝土的两倍。

其次,高层建筑还往往会采用预应力构件。

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预应力构件能够将预先紧绷的钢绞索埋置在混凝土中,给混凝土预先施加一个很大的压力。这样一来,原本只能抗压的混凝土就会变成既能抗压、又能抗拉的材料,又坚又韧,抵抗外力作用的能力比普通构件又高了三五成。

此外,高层建筑中还经常使用钢管混凝土构件。

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它在钢管内填充混凝土,在外面钢管的约束下,混凝土的抗压能力被发挥到了极限,承载力之高宛如一根纯钢的柱子。

总而言之,一座建筑如果要想要稳定、坚固,抗台风、地震等不可抗力,并且尽可能高,最重要的因素有这么几条:

重心


一是重心要低,最好是上细下粗。这样,下面的结构承担得起上面的重量,万一发生了地震,左右摇晃,上面的结构也不容易垮塌。


结构


二是结构要对称,结构当中受力均衡,不会有某一个方向上的薄弱环节,也就是“命门”,来破坏整栋建筑的稳定性。


材料

三是材料强度要大,抗弯能力强,维持建筑足够大的刚度,保证足够的抵抗变形的能力。


制造工具是人类对抗自然灾害的最有效手段,具体到每个人的力量是很渺小,但是聚沙成塔,力量便不可估量。预应力碳板、阻尼器、摩天大楼的结构设计让我们在台风这类自然灾害面前有所准备。居安思危,思则有备,有备无患,敢以此规。