风阻尼器是高层建筑的“定楼神器”
“定楼神器”风阻尼器究竟是什么?阻尼器是一种应用很广的耗能装置,主打功能是对力进行衰减,能起到缓冲和减震的作用,在工业生产中十分常见。
日常生活中,我们见的最多的阻尼器是家中柜子上的阻尼器,安装在柜门与柜身的交界处,作用是减少关门时门反弹的力量,让门缓慢匀速地关上,不对柜体或柜门上的玻璃产生震动损害。
在日常看不到的地方,比如桥梁、铁路、武器、汽车,甚至航天工业中都有阻尼器的应用。
阻尼器的种类不同,功能也不同
不过风阻尼器很特别,它的正经全名是调谐质量阻尼器,跟我们日常见的阻尼器完全不同,它的主要构成,是一块巨大的圆球。
所以,这个“定楼神器”,也可以称为“定楼神球”。
风阻尼器安装在摩天大楼高层中央的位置,圆球的周围装有弹簧以及液压装置,圆球也并非固定在楼层的地面,而是用钢索,像大钟摆一样被悬吊在半空。
这一系列的装置由计算器控制,当强风刮过时,这个大钟摆会随着风的反方向摆动,弹簧和液压装置同时吸收大楼晃动产生的力量,便可以有效抑制强风对大楼主体的影响。
风阻尼器的大钟摆会随着风的反方向摆动
别看这颗“定楼神球”会随风摆动,其实它的重量很多能达到上千吨之重。就像《西游记》里的金箍棒,有13500斤重,插在海底就是定海神针。
风阻尼器的设计思路最早出现于1909年的动力吸振器,1928年科学家奥蒙德罗伊德改进了这个设备,加上了弹簧,让它成为一个可以有效减小物体振动的设备。这个设备靠共振时的反作用力能吸收物体震动的能量,从而减小物体的振动。
又经过几十年的多次改进,风阻尼器才呈现出现在的样子。
如今的风阻尼器经过了多年的改进
而且现代的风阻尼器设计和安装都要严格匹配摩天大楼的参数,它的重量得达到大楼整体重量的1%,不能太轻也不能过重。
装上风阻尼器后,强风快速经过摩天大楼时的力可以减少40%的样子。大楼虽然还是会产生晃动,但晃动幅度已经控制在了安全范围内。
著名高楼的“定楼神球”现在的摩天大楼都安装了风阻尼器,其中最著名的风阻尼器在我国台北的101大厦里。
这是一个通体金黄色的圆球,安装在101大厦的88层到92层的位置。