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

  • 元旦假期期间,许多行业的劳动者依然坚守岗位,在工作中度过假期。

  • 元旦假日期间,重庆各大商圈与商业街区客流量显著增加,不少市民选择前往商场购物、用餐、休闲娱乐,消费市场人气旺。

独家策划

推荐阅读
“深海一号”气田是中国迄今为止自主开发的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大、天然气产能最大的海上气田,最大作业水深超1500米。
2026-01-04 09:00
细胞膜蛋白是药物作用的关键靶点,而核酸适体是一类能够高特异性、高亲和力结合靶标分子的寡核苷酸。
2026-01-04 08:59
意见提出到2030年电网资源优化配置能力有效增强,“西电东送”规模超过4.2亿千瓦,新增省间电力互济能力4000万千瓦左右,支撑新能源发电量占比达到30%左右,接纳分布式新能源能力达到9亿千瓦,支撑充电基础设施超过4000万台。
2026-01-04 08:58
全国农业农村厅局长会议日前在北京召开。会议指出,2025年,各级农业农村部门扎实有力推进乡村全面振兴和农业强国建设重点工作,
2026-01-04 02:05
农村冬闲时节,如今,大伙儿哪能闲得住?这正是提高农民技能水平、拓宽就业门路的好时候。 “我是一位被小奶娃和锅碗瓢盆‘拴住’的普通学员,曾经天天围着锅台转。
2026-01-04 02:05
在东西横跨1600公里的陇原大地上,一场以科技为引擎的农业变革正悄然发生。由甘肃省科协联合教育部门推动建成的62家科技小院,通过“产学研用”深度融合,
2026-01-04 02:05
2024年,中国制造业顶压前行、向新向优,制造强国发展指数与德国和日本处于同一区间,进入全球制造强国第二阵列,成为继美国、德国、日本后第四个迈入全球制造强国行列的国家。
2025-12-31 08:56
突破性成果勾勒出我国高水平科技自立自强的清晰轨迹。
2025-12-31 08:58
“预计元旦期间,我国大部地区降水较弱,但中东部将出现显著降温,南方地区湿冷感明显。
2025-12-31 09:12
12月30日,中国气象局召开新闻发布会,专题发布《全球气象发展报告2025》(以下简称《报告》),呈现2024年全球气象发展态势。
2025-12-31 09:04
北斗三号全球卫星导航系统组网阶段的主要目标是把卫星建好,运行阶段的主要目标则是管好、用好。
2025-12-31 09:03
光明日报北京12月29日电 记者姚亚奇29日从国家林草局获悉,“十四五”期间,我国采取有力措施,加快推进林草种苗振兴,收集保存林草种质资源14.74万份,较“十三五”末增长180%,我国重要乡土树种草种和珍稀濒危林草种质资源得到有效保护。
2025-12-30 09:23
由自然资源部南海生态中心联合相关单位共同编制的《黄岩岛珊瑚礁生态调查报告》29日在京发布。报告基于船舶走航、潜水调查、卫星航空遥感、原位观测等方式,结合历史数据分析,对黄岩岛珊瑚礁生态状况进行了调查评估。
2025-12-30 09:23
松花江畔,风机和光伏正齐齐出力,一端是新能源电力源源不断产出;另一端,化工装置稳定运行,“绿色石油”涌流而出。
2025-12-30 09:37
执行中国第42次南极考察任务的“雪龙”号极地科考破冰船于北京时间29日顺利抵达秦岭站海域,并开展卸货作业。
2025-12-30 09:32
研究人员在火星发现了适合人类探索的浅层水冰的痕迹。研究团队借助高分辨率轨道影像,对火星地貌进行了研究,并在中纬度的亚马孙平原发现了埋藏深度不足1米的冰痕迹。易获取的冰能够让宇航员在火星长期生存与工作期间,制备饮用水、可呼吸的氧气、燃料及其他必需品。
2025-12-30 09:27
截至12月28日,新疆油田2025年二氧化碳注入量突破100万吨,成为我国首个实现年注碳百万吨的油田。”新疆油田公司执行董事、党委书记石道涵介绍,油田年注碳量从2022年的12.6万吨跃升至2025年的100万吨,已累计注入二氧化碳超200万吨。
2025-12-30 09:26
12月26日,我国首个覆盖6种轮状病毒血清型的六价轮状病毒疫苗在湖北武汉完成首剂接种。
2025-12-29 10:23
美国哈佛—史密森尼天体物理中心天文学家利用美国国家航空航天局(NASA)的哈勃空间望远镜,首次观测到围绕年轻恒星运行的迄今最大原行星盘——IRAS 23077+6707。
2025-12-29 10:10
2025年12月27日0时07分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射风云四号C星(03星),卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2025-12-29 10:07
加载更多