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  • 27
  • Nov
  • 2018

阻尼器減緩機械振動 消耗強風地震能量

記者 湯道舜 報導

2018/11/27 15:21
很多超高大樓會設置阻尼器,來保持大樓遭遇強風或地震時的穩定,而且這種裝置必須放在接近樓層頂部,才會發揮最大功效。

示意圖/TVBS
位於浦東的上海中心大廈,樓高632公尺,是排名世界第二、大陸第一的摩天高樓,這樣的超高樓層幾乎直入雲霄,需要克服的困難也不少,包括強風和地震等自然現象。怎麼瓣?交給阻尼器來解決。

上海中心結構技術總監宋偉寧:「有了這個阻尼器,當風使樓體擺動的時候,阻尼器會產生與大樓運動方向相反的擺動,來抵銷建築物晃動。」

有了這種裝置,就可以保持超高樓層在遭遇強風或地震時的穩定。現在問題來了,阻尼器要擺放在大樓的哪個位置?才能發揮最大功效。

旁白:「實驗員用20公斤重的圓球來模擬大樓中的阻尼裝置,將分別放置在大樓的上、中、下三個位置,當振台開啟時,模型將會左右搖擺,一旦大樓模型的擺動範圍過大,就會碰到兩旁的紅色激光(雷射),觸發聲音警報。」

主持人撒貝寧:「好的,振動器開啟。」

主持人尼格買提:「我有種預感,它(大樓模型)要塌。」

主持人撒貝寧:「喔!喔!(警報聲響)。」

現場觀眾:「哇!哇!」

看來,阻尼器放置在樓層底部,沒有完全發揮穩定超高建築物的功效;現在放置在樓層的中間部位,看看阻尼器的效果。

主持人撒貝寧:「請各位別忘了,我們稍後要驗證的是究竟哪一種情況下擺幅最小,振台啟動,阻尼器開始晃動了,開始晃動了。」

主持人撒貝寧:「喔!但是(警報聲響)。」

主持人撒貝寧:「實驗停止,唉呦呦呦呦,趕緊停下來,振台、振台停。」

現在剩下最後一個選項,放在建築的上層,答案就要看實驗結果了。

主持人撒貝寧:「風來了!(啊)嗚喔喔喔。」

主持人尼格買提:「哇!這個。」

主持人撒貝寧:「現在好像樓體穩定了下來(唉),阻尼器開始發揮作用。」

觀眾:「嗚喔喔喔。」

主持人撒貝寧:「樓體現在沒有警戒範圍,仍然還在安全結構範圍內。」

主持人尼格買提:「阻尼器還真的在發揮作用。」

主持人撒貝寧:「阻尼器,對在跟隨,它是在往相反的方向擺動。」

實驗結果放在建築物的上層,阻尼器可以發揮穩定效果,回到現實生活中,上海中心大廈的阻尼器也確實建置在126樓,證明實際情況和實驗結果一致。

中國科學院物理所研究員曹則賢:「我想說關於這個字的讀音問題,不叫阻尼ㄋ一ˊ(二聲),這個字『尼』實際上是有三個音,第三聲ㄋ一ˇ(尼)是阻止的意思,阻尼器的設計有多種原理,但是最根本的始終是讓振動體本身的動能做功消耗掉,有一種非常簡便的阻尼器的設計,就是讓金屬穿過磁場,那麼磁場金屬體內產生渦流,這樣的話就把振盪體的動能轉化成了電流,然後最終轉化成了熱能,達到了減振的效果。」

其實要維持超高樓層的穩定,除了建置阻尼器之外,還有採用懸浮結構、在核心牆加裝彈性強化裝置等等,都可以達到減振效果。

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更新時間:2018/11/27 15:29

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