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世界上所有的高層建築都在強風中搖擺。為什麽他們能和平相處?

現在世界上的高層建築越來越多,壹個接壹個,不斷創新高。目前已經建成的世界摩天大樓10強:迪拜哈利法塔,高828米;中國上海中心大廈,高632米;麥加皇家鐘樓酒店,601米高;中國天津印稿金融117大廈,高度596.6米;韓國樂天世界大廈,高555米;美國紐約世貿中心1號樓,高度541.3m;中國廣州東塔(周大福金融中心),高530米;中國天津周大福金融中心,高530米;中國北京中信大廈,高528米;中國臺北101大樓,高508米。

從上面的排名可以看出中國近年來的快速進步和發展。在65,438+00個頂級高層建築中,有6個位於中國。其中?周大福?擁有兩棟樓是值得註意的,但不在本文討論。

當然,這只是目前已經建成的高層建築名單。在不久的將來,許多新的高層建築將矗立起來,座位將被重新安排。

有資料顯示,未來世界第壹高樓仍在迪拜,在建的世界塔將達到1600米!那時,哈利法塔只能屈居第二;中國蘇州中南部中心將以729米的高度位列第三;中國武漢綠色中心以636米的高度排第四,上海中心只能排第五;天津印稿117大廈將以621米的高度位列第六。

在前六名中,中國占了四名。中國會在不久的將來建造世界上最高的建築嗎?有可能,但是在有準確信息之前,我們不會亂說。其實現在還有壹棟高樓沒有列出來,但是不得不說這就是美國紐約的帝國大廈。建於1931,這棟樓已經88歲了。它曾占據世界第壹高樓的位置數十年,至今仍是紐約的標誌性建築之壹。

去過高層建築的朋友都知道,這些看似高聳入雲的建築並不是靜止不動的,而是越高越搖晃。他們隨風搖擺柳樹,壹直優雅地跳舞。為什麽這些高樓都打不過風浪,而我卻屹立不倒?事實上,這是人們故意做的。這樣才能更安全。

因為正是這些婀娜多姿的舞蹈,可以緩解頂端強風帶來的壓力。就像我們打太極的時候,東倒西歪才明白風險。

如果真的造了高樓,壹定會被吹走。高樓不可能比碎石更好。

因為在高空,風力很大,高層建築在抗風時受到很大的力就會傾斜,而如果過於剛性,只會承受越來越大的壓力,最後只能依靠?折疊?來緩解壓力。隨風搖擺的楊柳,搖曳著,拖曳著,卻釋放著,緩解著壓力,從而?不打折?。

這個道理也告訴我們,在人生的旅途中,當妳遇到壹些不可逾越的障礙時,妳也可以繞道而行,退壹步海闊天空,就像風中搖曳的高樓。

因此,在設計超高層建築時,必須考慮高層建築的搖擺系數。根據我國《高層建築混凝土結構技術規範》第3.7.3條規定,根據不同的結構,頂部位移應限制在1/550~1000,高度不低於250米的建築物位移應限制在1/500。

高樓在這個範圍內的擺動稱為安全擺動。

為了保證高層建築的安全,國家規範限制的高度超過300米的建築需要進行專項設計和專業審核,論證的審批程序非常嚴格。

壹般每個超高層建築都有獨特的設計,允許的晃動範圍也不壹樣。

為了解決高層建築晃動的安全問題,需要在材料和設計上做出非常專業的選擇,比如選用延性好的優質鋼材,在幕墻結構上保持適當的縫隙。

優質的材料和設計可以保證超高層建築在風中搖曳,結構穩定,不會出現斷裂和破損,設計中要保留相應的系數。比如《建築結構可靠性設計統壹標準》(GB 50068-2001)中規定,壹般建築結構的安全系數為1.5,這就要求超高層建築有更大的系數保證。

簡單來說就是只需要承受100的壓力,設計要能承受150或者更高的壓力。如果設計能抗12的臺風,實際上也能抗18的超強臺風。

當然,建築物的晃動是不可避免的,但幅度要控制。如果讓它在風中自由擺動而不加控制,振幅過大,或者引起* * *振動,就會破壞建築。目前,世界各國最常用阻尼器來控制建築物的擺幅。這個阻尼器屬於超高層建築?鼎楓丹?。

看過西遊記的人都知道,唐很討厭他的徒弟和徒弟們穿越火焰山去西天取經,不得不用芭蕉扇把火焰山的火撲滅。然而,芭蕉扇在牛王默的妻子鐵扇公主手裏,孫悟空軟硬兼施試圖借芭蕉扇,但鐵扇公主拿著芭蕉扇飛了壹百裏。

孫悟空到了須彌山,菩薩給了他壹個?鼎楓丹?等他回去,鐵扇公主再也不會扇他了。

現在這個處理高層建築風壓的阻尼器屬於高層建築嗎?鼎楓丹?。

這個?鼎楓丹?說白了就是很重的那種?稱重?標準名稱是什麽?彌撒?它懸掛在技術復雜的高層建築中間,下部連接著復雜的減震系統。

當建築被風吹動時,這個?稱重?就像鐘擺壹樣,隨著建築物的晃動而晃動,但晃動幅度比建築物小,會產生遲滯效應,產生反向擺動。

妳在線嗎?鼎楓丹?在建築物的拉動下,建築物的擺動幅度大大減小。科學的解釋是強風作用在高層建築上的機械能通過阻尼系統轉化為熱能耗散掉。

我們的上海中心大廈?鼎楓丹?打電話?渦流安裝調諧質量阻尼器?重達1000噸,是目前世界上最重的阻尼器,也是壹項創新的技術成果。根據上海中心大廈施工方提供的數據,這種阻尼器可以將風引起的加速度峰值降低43%以上,可以保持建築內90%的空間舒適。

還有壹個很有名的阻尼器,就是臺北的101大樓。這座大樓的阻尼器曾經是世界上最重的,現在已經被上海中心大廈打破了。

101號樓的調諧質量阻尼器重680噸,看起來像壹個金色的球體。它懸掛在這座101層建築的第92層,是世界上唯壹壹個外露的阻尼器,供世界各地的遊客參觀。實際上,高層建築的穩定阻尼器系統可以根據建築的不同形狀和功能,以及落地地點的不同,因地制宜地進行設計。

比如高樓10名單中不知名的廣州塔,俗稱這個?小蠻腰?建築的實際高度達到了600米,本應排在第四位,但這個建築更多的是塔式結構,所以壹般不列入高層建築的排名。

這座高樓位於臺風頻發的廣州。如果采用上海中心或臺北101大樓的品質街區方案,則不適用。因此在設計中加入了中國首創的主被動復合調諧阻尼控制系統,並利用頂層的兩個可移動巨型水箱來穩定建築。這兩個水箱裝了20萬升水,遇到臺風時反方向移動,不僅起到了穩定建築物的作用,還起到了高層消防水箱的作用。

但是世界上最高的建築,迪拜?哈利法塔?(舊稱哈利法塔)沒有阻尼器。這座高樓高828米,共162層,在風中最大搖擺幅度超過3米。

哈利法塔?之所以不使用阻尼器,是因為這個建築的造型和設計具有極佳的抗風性。

首先這個叫?塔?超高層建築采用三角形設計,受到強風襲擊時會分散風力;隨著從地面到塔頂面積的減小,底部的寬度增強了地基阻力,而塔頂的風面更小,塔頂的壓力逐漸減小。

這座塔的地基也很牢固。鋼筋混凝土澆築30米深,樁70米深,達到20多層樓的深度。

即便如此,建築中還是采取了很多重要的防風抗震措施,比如建築中心的六邊形核心筒,可以抗剪、抗彎、抗扭;三瓣花的形狀也被稱為剪刀墻。當風從後面吹過來,會形成漩渦,減弱風的影響。

事實上,即使上海中心大廈安裝了減震系統,在設計中也采取了許多措施來減少建築物的搖擺,增強其抵抗風能的能力。比如在外形設計上,扭?DNA?圖像,這個?風圍繞著建築?遇到強風時,會形成渦旋陀螺效應,使建築物產生晃動,緩解風能,減少24%的強風側力;為了確保低層穩定性,鉆了980根86米深的基樁,澆築了6萬立方米混凝土,形成了6米厚的基礎底板。這座建築雖然位於沖積層,但卻是上海最安全的建築。

對於現代建築的安全性來說,結構的設計和材料的選擇也是非常重要的,比如幕墻。我國《高層建築混凝土結構技術規程》指出,150米以上的高層建築應采用各類建築幕墻。這說明在高層建築中,外圍結構應該優先考慮幕墻,而不是實體結構。

其實我們現在身處壹個大都市,穿梭在高聳入雲的建築中,隨便環顧四周,看到的都是各式各樣的幕墻,大部分都是玻璃幕墻。我們有沒有想過為什麽?

可能有人覺得這是現在的壹種時尚,跟風就好。其實不是的。

現代超高層建築幾乎無壹例外都有幕墻環繞。主要是從安全和經濟的角度考慮,最重要的是安全。

有人會說,這些幕墻又薄又脆,怎麽可能像填充墻壹樣安全。會比水泥磚堅固嗎?

其實這種理解是錯誤的。幕墻的安全性在於其三個主要特點:第壹,幕墻是由面板和支撐結構組成的完整結構體系,具有獨立的承載能力;其次,能承受自身平面內的大變形,相對於主體結構有足夠的位移能力;第三,它不分擔主體結構上的荷載和圍護結構外的沖擊。

這樣幕墻抗風、抗壓、抗震能力強。

中國建築科學研究院結構研究所做過各種類型建築幕墻的振動臺試驗。結果表明,即使在振動臺輸入加速度達到0.9g,結構位移達到1/60,相當於10度地震時,幕墻仍然沒有損壞。而填充墻在位移為1/1000時會開裂,位移為1/300時會破壞。如果有地震,小震毀,中震毀。

這是因為實心填充墻平面內變形能力差,與主體結構結合緊密,不能實現相對位移。當有故障時,它會隨著主體振動,導致損壞。

建築幕墻面板環縫的特殊連接結構是它能承受65438+1/000甚至1/60的位移,這種抵抗建築變形的能力是驚人的。

所以高樓在強風中搖曳,周圍的幕墻完好無損。即使在很多大地震中,高層建築的幕墻也完好無損。而且只有近代采用的幕墻才能保證高聳的建築在地震的強烈擺動中不倒塌、不倒下,從而避免造成更大的人員傷亡。

當然,幕墻也不全是玻璃,還有鋁板、石板,甚至陶瓷板等板材。但是現代高層建築的幕墻大多是玻璃的,因為玻璃的通透和美觀是無與倫比的。有利有弊。從負面來看,玻璃幕墻給城市造成了很大的光汙染。如何克服這個問題,是建築師壹直在努力解決的課題,這裏就不討論了。

幕墻足以節省建設資金,這裏就不討論了。

這是世界第壹高樓能確保安全的主要原因。

現代高層建築的安全有很多方面,比如消防、逃生等。時空通訊相信,隨著人類科技文明的不斷進步,建築施工會變得更大更高,更現代更安全。

就是這樣。歡迎討論。

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