点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:强风来袭 “镇楼神器”如何让摩天大楼稳如泰山
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

强风来袭 “镇楼神器”如何让摩天大楼稳如泰山

来源:科技日报2021-07-30 09:24

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  今年第6号台风“烟花”来势汹汹。7月25日,“烟花”逼近上海,全市普降大雨,黄浦江两岸更是狂风暴雨。此时最令人担忧的往往是高楼大厦。然而,有着中国第一高楼之称的上海中心大厦,却稳如泰山。

  科技日报记者了解到,这是位于大厦125层上堪称“镇楼神器”的阻尼器发挥出特殊作用,给这座摩天大楼进行了减振。

  那么,由我国在国际上首创的摆式电涡流调谐质量阻尼器,到底有哪些科学原理?在地震、狂风环境下,又能够起到怎样的作用?

  7月29日,科技日报记者采访了相关专家。

  超高层建筑的高层区域风速比地面大5—6级

  “随着社会经济的发展、城市人口密度的增长,城市用地越来越稀缺,高层建筑和超高层建筑日益增多。”中国矿业大学力学与建筑工程学院教师丁北斗博士说,超高层建筑高层区域的风速比地面大5—6级,尤其风速较大时,建筑会产生晃动,使人有眩晕的感觉。

  在江苏建筑职业技术学院建筑建造学院院长方桐清博士看来,目前超高层建筑需要解决的技术问题很多,抗风是其中最重要的技术问题。

  方桐清告诉记者,由于超高建筑高宽比大,建筑物对外力反应强烈,在风荷载作用下建筑物晃动幅度会较大,这不仅会增加结构疲劳降低建筑物的安全性,也会大大降低人们生活的舒适度甚至产生眩晕。

  所以,以物理原理和科学办法调谐惯性力、减少振动反应、降低结构疲劳,是超高层建筑抗震设计中的重要技术问题。

  丁北斗也介绍,建筑物高度和高宽比增加以及新型轻质高强材料的使用,致使结构刚度和阻尼下降,在地震或者强风等激励作用下的动力反应强烈,很难满足建筑结构安全性、舒适性和使用性的要求。

  建筑物在提高强度的同时,又会增加自重和刚度,同时还必定会减小延展性。再加上现代建筑除了需要满足本身的使用功能外,还要与艺术感相结合。因此迫切需要寻求更安全、合理、经济的抗震设计方法。

  记者了解到,目前,安装在上海中心大厦的摆式电涡流调谐质量阻尼器,当强风来袭时,装置使用传感器,既能够探测风力大小和建筑物的摇晃程度,又可通过计算机经由弹簧、液压装置来控制配重物体向反方向运动,从而降低建筑物摇晃程度。

  设计灵感不仅仅来源于“烛龙之眼”

  在方桐清眼里,该大厦使用的摆式电涡流调谐质量阻尼器,其设计灵感不仅仅来源于我国优秀传统文化中的“烛龙之眼”,关键在于我国科技工作者在国际上首先把电涡流和可变阻尼同时在被动式TMD(调谐质量阻尼器)中成功应用,从而创制出了摩天大楼应对台风和地震时的“秘密武器”。这既是国际上超高层建筑被动控制技术的标志性成就,更是我国科技工作者创新创造、聪明智慧的结晶。

  “该大厦的摆式电涡流调谐质量阻尼器,是电涡流技术和可变阻尼在国际上被动式阻尼器中的首次应用。”扬州大学建筑科学与工程学院姜治军博士说,阻尼器由吊索、质量块、阻尼系统、主体结构保护系统4部分组成,质量块重达1000吨,它由12根长25米的钢索吊住,是目前世界上最重的摆式阻尼器质量块。

  姜治军介绍,该阻尼器质量块和吊索构成一个巨型复摆,它与主体结构的共振,能消减大楼晃动。在质量块下方,圆盘状的磁场源与金属板构成了电涡流阻尼系统。在风荷载或地震作用下,建筑物主体结构会产生晃动,进而带动阻尼系统的金属板一起产生振动,从而控制整个楼体的频率,保持整个建筑的平衡。

  “这是由于阻尼系统中磁场的存在,振动的金属板内将产生电涡流,从而将动能转化为电磁能,最后再转化为热能逐渐耗散,实现了摩天大楼良好的减振效果。”姜治军说。

  姜治军还告诉记者,与传统黏滞阻尼器相比,摆式电涡流调谐质量阻尼器的优势明显。其中,最为突出的是实现了阻尼可调,确保阻尼力满足设计目标。其次,阻尼杆件尺度和重量均较小,运输和安装十分方便,有利于在超高层建筑中使用。

  另外,由于阻尼系统不需要工作流体,可以避免由于阻尼器构件变形引起的密封圈漏液问题,有效降低了维护成本,延长了装置的使用寿命。

  “作为被动控制技术之一的调谐质量阻尼器由于占用建筑面积少,以及便于安装、维修和更换、经济实用等,今后将会在生产实践中得到更多应用。”丁北斗说。(过国忠 葛志亮 虞 璐

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 山东青岛:地铁盾构施工 双线“零沉降”贯通

  • 江苏南京:秦淮灯会璀璨夜

独家策划

推荐阅读
扎实推进科普智库各项建设工作,为实现2035年“终结结核病流行”目标注入强劲的思想动力与坚实的行动支撑。
2026-01-22 18:44
国家能源局21日发布的数据显示,截至2025年12月底,我国电动汽车充电设施数量达2009.2万个,突破2000万大关。方案提出,到2027年底,将在全国范围内建成2800万个充电设施,提供超3亿千瓦的公共充电容量,满足超过8000万辆电动汽车充电需求,实现充电服务能力的翻倍增长。
2026-01-22 09:31
正因如此,团队创新性转向了模拟计算这一新兴赛道,成功研制出基于阻变存储器的非负矩阵分解模拟计算求解器。“这项工作为非负矩阵分解这类约束优化问题的实时求解开辟了新路径,展现了模拟计算处理现实复杂数据的巨大潜力。
2026-01-22 09:28
对于成千上万的心脏病患者来说,植入心脏起搏器是维持生命节律的重要方式。该起搏器设计极度微型化,生物相容性优异,可通过微创导管经股静脉植入心脏内部,大大降低了手术创伤。
2026-01-22 09:27
这是一种生物分子磁敏感荧光蛋白(MFP),能与磁场和无线电波相互作用,其特性正源于蛋白质内部的量子力学效应。研究团队首先开发出一种原型成像仪器,能够利用类似磁共振成像(MRI)的原理,对经过人工改造的蛋白质进行体内定位。
2026-01-22 09:44
20日,海南省脑空间信息学与脑机接口技术创新中心揭牌。据了解,海南大学近年来在全脑成像技术研发、脑图谱绘制等领域取得多项重大突破,并成功研发了高通量低功耗采集及刺激芯片、高自由度神经刺激芯片等多款脑机接口专用芯片,还构建了神经系统疾病灵长类动物模型研发技术体系,为脑科学基础与转化研究、脑机接口技术发展提供了技术支撑。
2026-01-22 09:30
光明日报北京1月21日电 记者王美莹、通讯员丁艳青从中国地震局获悉,近日,我国地震行业首个国家级与省级联动的网络安全管理平台正式建成并投入使用。目前,该平台已投入业务运行,显著提升了全国地震行业网络安全的整体防护水平,为业务平稳运行提供了坚实保障。
2026-01-22 09:29
随着中国第42次南极考察队队员陈龙耀从东南极西福尔丘陵地区裸露的岩壁敲下第一块岩石样本,中山站度夏地质考察工作正式启动。
2026-01-21 09:08
这套“地震断层模拟试验装置”由中国工程院院士、中国地震局工程力学研究所名誉所长谢礼立领衔的团队历时4年攻关研制完成,已成功通过验收。
2026-01-21 09:02
长期以来,半导体面临一个难题:我们知道下一代材料的性能会更好,却往往不知道如何将它制造出来。这项材料工艺革新解决了从第三代到第四代半导体都面临的共性散热难题,为后续的性能爆发奠定了关键基础。
2026-01-21 09:01
该团队通过对比研究嫦娥六号月球背面样品与嫦娥五号月球正面样品,发现嫦娥六号样品中的碳结构具有更明显的缺陷特征,这可能与月球背面经历的更强烈的微陨石撞击历史有关。
2026-01-21 09:00
近日,在国新办举行的新闻发布会上,海关总署相关负责人介绍,2025年中国高技术产品出口增长13.2%,工业机器人出口增长48.7%,并首次超过进口,我国成为工业机器人净出口国。
2026-01-21 08:56
2025年C919安全载客超过400万人次,而且今年又新开了广州往返南京的航线。
2026-01-20 07:00
工业和信息化部、国家发展改革委等五部门日前联合印发《关于开展零碳工厂建设工作的指导意见》。
2026-01-20 03:25
工业和信息化部日前印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,将科技型中小企业纳入优质中小企业梯度培育范围。办法自2026年4月1日起实施。
2026-01-20 03:20
近日,工业和信息化部印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,扩大了培育基础,首次将科技型中小企业纳入梯度培育范围。
2026-01-20 09:03
中国科学技术大学马骋教授针对全固态锂电池在循环时因需要维持良好界面接触而过于依赖外部压力、难以实际应用的问题,提出了一种低成本、较为适合商业化的解决方案。
2026-01-20 09:02
离子注入机是半导体制造关键设备,尤其是高能氢离子注入机研发难度大、技术壁垒高,我国长期依赖进口。
2026-01-20 09:02
对于行业的未来,赵同阳充满期待:“人形机器人行业未来也会出现几家顶级企业,我希望提起机器人,人们首先想到的是中国。
2026-01-20 08:57
当日9时34分,神舟二十号飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。经现场检查确认,飞船返回舱外观总体正常,舱内下行物品状态良好,神舟二十号飞船返回任务取得圆满成功。
2026-01-19 11:36
加载更多