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控制器。建筑抗震阻尼器外面的柜子叫控制器,是用来控制阻尼器的参数。阻尼器只是一个构件,使用在不同地方或不同工作环境就有不同的阻尼作用。
不用。它可以防尘,阻止脏东西进里面影响防震效果,所以不建议撕掉那个袋,它还可以保护防震装置。要认识抗震阻尼器,首先得了解什么是阻尼。阻尼是一个衡量振动物体振幅衰减快慢的物理参数,不同材质阻尼差别很大,比如钢构件的阻尼就很小,而竹木构建的阻尼相对就要大一些了。木尺和钢尺,在设定同样的初始振幅的情况下,但因为材质不同,振幅衰减便有快有慢。
汽车 摩托车
消能减震阻尼器在生活中应用场所挺多的,比如建筑、汽车、机械等等。根据不同的应用场合,相应的产品也有所不同。下面来讲讲建筑中的消能减震阻尼器,目前市场上常用的有粘滞阻尼器、金属阻尼器、摩擦阻尼器、调谐质量阻尼器等。
摩擦阻尼器
金属阻尼器
调谐质量阻尼器
粘滞阻尼器
粘(黏)滞流体阻尼器。阻尼器主要由缸体、活塞结构、密封件、连接件和阻尼介质组成。活塞可以在缸筒内作往复运动,活塞上设有阻尼结构,缸筒内装满流体阻尼介质。当活塞与缸筒间产生相对运动时,阻尼液从阻尼结构间通过,对两者的相对运动产生阻尼,从而耗散能量。
阻尼器,是以提供运动的阻力,耗减运动能量的装置。利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器(或减震器)来减振消能。
从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中,其发展十分迅速。特别是有五十多年历史的液压粘滞阻尼器, 在美国被结构工程界接受以前,经历了大量实验,严格审查,反复论证,特别是地震考验的漫长过程。
阻尼器只是一个构件.使用在不同地方或不同工作环境就有不同的阻尼作用。Damper:用于减振;Snubber:用于防震,低速时允许移动,在速度或加速度超过相应的值时闭锁,形成刚性支撑。
各种应用中有:弹簧阻尼器,液压阻尼器,脉冲阻尼器,旋转阻尼器,风阻尼器,粘滞阻尼器,阻尼铰链,阻尼滑轨,家具五金,橱柜五金等。
2018年9月份,一个山竹台风登陆时大楼在狂风中缓慢摇晃的视频直接把大家给雷到了,经常被我们看成是一个刚体的大楼,居然在狂风中以肉眼可见的速度与频率晃动,这让住在大楼里的人情何以堪?这大楼还能住人吗?
大楼在狂风中摇晃,到底是正常还是不正常?
大楼都是钢筋水泥结构的,哪能说晃就晃的,所以很多时候我们都将大楼当成刚体来处理,因此当看到大楼在山竹台风期间摇摇晃晃的时候,大家不由得暗骂一句“豆腐渣工程”,但其实还真的冤枉大楼了!
晃动的大楼
事实上大楼它也是具有一定形变能力的“柔性”结构,它也会晃动,只要受到的力够强,比如风够强,或者地震烈度足够高,那么让大楼晃起来并不是一件难事!而且这些大楼还有一个固有频率,如果风的扰动造成的颤振或者地震波到达,导致大楼晃动的频率和大楼固有频率接近或者称倍数时,还会引起共振!
此时大楼可能真的就像风雨中飘渺的树叶,可能会导致非常严重的事故!当然一般30层的大楼在大风中被吹倒这种故事还没听说过,但摇晃就不一定了,比如上文山竹台风中摇晃的大楼是香港日出康城的商住一体大楼,总层高46-59层,山竹登陆时中心附近最大风力14级(45米/秒)!
在如此风速下,高层出现这样的摇晃其实还算正常,但仅凭目测就能知道,这个加速度下人体已经感觉慌了!关于高层建筑晃动与人体舒适度指数,有个标准值可以参考,如下图:
当人体所在的楼层达到0.15 m /s^2的加速度时,人体就能敏锐的感觉得到这栋楼在晃动,可以相信这个状态下,所有人都是慌的,毕竟很少人会有经历大楼晃动,当然在高层习惯的朋友不在此列!
超高层建筑中的主动抗震与抗风技术
大楼晃动肯定让人不舒服,上文的案例中,日出康城的建筑才60层不到,而现代高层建筑很多都超过100层,如何避免这些大楼在大风中晃动太厉害就成了必须的工作,否则大风一来,里面上班的工作人员就晃到头晕,那估计这栋大楼别说卖了,连租都租不出去了!
阻尼技术抗震
这里说的抗震其实也能抵抗强风下大楼晃动,除了在大楼设计时会吹风洞,尽量避免风阻过高或者在特殊角度的风下对大楼造成严重影响,一般还会在大楼的各连接点增加阻尼装置,让阻尼装置吸收大楼的晃动,让这些能量消失于无形,或者至少能让大楼的晃动不至于越来越厉害,阻尼起到的就是做一个作用!
大楼中我们很难见到这种结构,因为都包在设备层或者哪个旮沓里了,而在大桥上则经常能看到类似的结构,同样道理,它也是吸收桥体振动的,当然风对大桥的作用无法用这种方式来阻尼,主要还是通过吹风洞的形式,尽量使涡振不容易发生,或者在绝大部分风速下都不会发生有感涡振(比如今年5月份的虎门大桥涡振,就是摆了水马造成桥体气动模型改变,导致发生涡振)!当然像塔科马大桥那样的颤振估计不会再有了!
虎门大桥涡振
主动阻尼抗震技术
到了超高层建筑中,一般的阻尼抗震技术已经不行了,必须要主动阻尼抗震技术上场,一般分为调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,简称TMD)和调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Damper,简称TLD)。大部分我们熟悉的超高层建筑中,大都是调谐质量阻尼器!因为调谐质量阻尼器控制装置,对高层建筑结构控振效果比较好、对建筑物功能影响小、成本低、占地少且便于安装、维修和更换等优点,因此得到了广泛的应用!
主动阻尼原理
比如上海大厦的“慧眼”,它并不是一个监控或者监测装置,而是上海大厦抗震阻尼器,它的原理不复杂,就是阻尼块反方向运动,将摆动的趋势抵消!还有台北的101大厦,深圳的平安金融中心、加拿大国家电视塔等,都是这种阻尼结构!
101大楼的调谐质量阻尼器正在工作中
一般这种阻尼结构重达数百吨,会在计算机的控制下对大楼的晃动产生阻尼作用,在强台风和地震来临之时,保证大楼的晃动在设计安全范围之内,当然前提是得有电,不过你猜这么重要的装置会不会用UPS保证供电呢?笔者相信肯定不止一路电源!
所以我们到主题,30层的大楼上,在强风中的晃动也不会超过香港日出康城在山竹台风中的晃动程度,按三角函数计算下,30层的高度,即使按比例算晃动幅度大概也只有动图显示的一半左右,可能只有很敏感的人也能感觉出来!
山竹台风:香港九龙海逸君绰酒店外部玻璃幕墙破损非常严重
酒店客房内物品被吸出窗户外
另外高层的风也会比较大,强台风来袭时窗户受压或者负压很大,造成窗户破损的情况经常会有,从这一点来说,还真得做好心理准备!
很少会有这个可能,高层建筑对安全的设限更多。在地震带应该很少会有高层建筑,当然也不是没有的:台北101就是个例外,不过它配备了当时世界上最大的抗震阻尼器。
对这个问题比较客观的认识是这样的:
高层楼房的抗震能力通常都比较强,低矮的建筑物抗震能力则未必强.在大地震中倒塌的房屋大部分都不是高层建筑.
8级地震是很少发生的,地球那么大,一年也发生不了几次,而且离震中越近越危险,离震中稍远,危险程度就降低了很多.就算你家在地震带上,大地震的震中就在你所在的城市的概率仍旧是很小的,发生地震的时候人也有很大可能不在家里.汶川地震,震中的映秀等地损失惨重,远一些的都江堰损失比较严重,再远一些的成都就好多了.
高层建筑摇晃得厉害,并不一定危险,因为地震的能量可以在摇晃中释放出去.
挖煤,是在矿脉上挖,所以不会把一个城市或者一个省的地下都挖空.地下也许会被挖成很多坑道,但是不会被挖成一个特别巨大的大坑.
因为高层建筑在大地震中受损或倒塌的情况,受到很多因素影响,你可以看看参考资料.
如果我们不幸遭遇了小概率事件,那也没有办法,尽量保持冷静,按照平时学的应对方法去做,就可以很大地增加逃生的机会.
上海大厦是中国第一高楼,总高度达到了632米,耗资100多亿人民币造成,是上海的地标性建筑。
上海中心大厦能抵御15级左右的台风,遇到大风是最大摆动幅度的达到一米左右。很多人担心会不会被风刮倒。其实大楼没那么容易倒塌,反而越高的大楼亢奋性和抗震性就越强,其中大楼除了要承受水平方向带来的压力之外,还得特别要注意横向推动的分力,现在很多大陆在结构设计方面都考虑了这一点,建筑师会通过调节大楼整体结构方式来增强抗风险,这样即使大风吹动建筑物摆动幅度十几厘米都没有关系,但是更高的大楼则需要更强的亢奋措施,面对更高的大楼,建筑师一般会采用两种方法来增强他们的抗风险。
首先是建造一根特别坚固的核心轴,整个混凝土核心轴贯穿大楼,这样的设计能够让大楼变得更加牢固,抗震能力更强。不过这种设计依然会让大楼摇摆不定,于是聪明的建筑师开发了新技术,这就是风阻尼器。阻尼器类似于不倒翁的原理,通过阻尼器自身的摇摆来抵消大山的摇晃。我们国家的上海大厦就采取了风阻尼器的设计,这是用来抵抗大陆摇摆的最佳利器,风阻尼器被誉为正楼之宝。
当台风来临时阻尼器就会开始工作,据了解上海大厦的分组逆袭极限摇摆幅度是两米,遇到大片摇摆幅度50厘米左右能够抵消大量的侧脸,所以大厦不会被吹到另外大楼外观也具备很强的抗风性,整栋大楼采用了螺旋上升的设计每层扭曲一度左右。这种设计可以延缓分流,减少24%的风吹测力,对于经常遭受台风的上海来说,显得尤为重要。
是的。防震阻尼器实际上是一个巨型震动吸收系统,其主要设计为气缸和活塞。当遭遇地震时,活塞就会压油穿过孔洞来释放外力,理想状况下,这些阻尼器能够吸收由于大厦运动而产生的能量。