半球电磁炉怎么看真假
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纽约摩天大楼前两天忽然就出现剧烈晃动了!
根据美国国家广播公司的报道,发生摇晃的是范德堡一号大楼,当时楼内的办公人员纷纷紧急撤离,有人称当时感觉地板下降了5英尺,然后继续反弹回来,就像一个巨大的正弦波穿过了大楼!
还有人称听见了一声巨响,担心楼是不是要倒了!毕竟这座大楼高达397米,突然发生如此剧烈的晃动,这不亚于地震来临时的效果。
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3月21日美国范德堡一号大楼发生剧烈摇晃
关于这次摇晃事件,大楼的发言人杰里米-索芬(Jeremy Soffin)则表示,大楼并没有倒塌风险,只是当时楼内一部电梯发生故障,机械师维修时,导致其在中高层建筑中产生了冲击波。
很显然这番解释很多人都没买账,但我们今天要说的重点本来也不是辨别事故原因的真伪。
事实上,关于摩天大楼晃动的问题,这些年各个地方也发生了不少次,不过其中最常见的原因还是风力共振。
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关于摩天大楼的晃动,最常见的原因是风力共振
被风吹动的大楼
通常来说,物体越高,受的风荷载就越大,且因为鹤立鸡群,导致周围没有其他物体或建筑的阻挡,很有可能被风吹倒,或拦腰折断。大风天被刮断的大树就是这样的例子。
可人类修建的上百层楼高的摩天大楼,却从来没有被风吹倒的经历,即使风吹得人都站不稳,摩天大楼却屹立不倒,顶多发生轻微晃动。
比如西半球最高大楼——纽约的世贸中心1号楼,加上它塔尖高度,总高度达到了541米,但在春季风大的时候,它的晃动距离顶多偏离中心20厘米左右。即使是强飓风天气,偏离距离也最多为1.2米。
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纽约的世贸中心1号楼总高度达到了541米
不要觉得这个偏离很可怕,事实上以它500多米的高度,人站在地面上几乎察觉不出来。
摩天大楼能如此抗风,是因为它们在修建的时候都会安装一个“神器”,叫风阻尼器。
这个玩意儿是摩天大楼的定楼神器,能在强风天气减少大楼的摇晃,还能在地震发生时稳住大楼的内核,降低震动的幅度,总之一句话,稳定大楼,让楼的人即使处在再高的位置,也有相当的舒适感。
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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。
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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。
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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。
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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。
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台北的101大厦中的风阻尼器通体金黄色
这个定楼神球的重量有680吨,直径有5.5米,如此优秀的体积和重量,让它当之无愧地成为全世界上最大的定楼神球。
为什么101大厦要装这么大的风阻尼器呢?
这跟台湾省的地理位置有关。
我国台湾是个四面环海的岛屿,台风是他们的常客,所以台湾省的建筑必须要有很高的抗风能力。
101大厦整体高508米,地上主体有101层,因此对风阻尼器的要求也相当的高。
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101大厦的整高约508米,主体有101层
而101大厦的定楼神球是对外开放的,于是这颗金黄的定楼神球也成了游客们日常打卡的网红景点。
值得一提的时,同样是临海城市的上海,也经常遭遇大风袭击,位于浦东新区的上海环球金融中心便做了特别的设计。
环球金融中心楼地面主体有101层,整体楼高492米,而且它的造型不同于常见的摩天大楼,它的最上方很扁,于是设计师在最窄的这一部分将楼掏了个方形的大洞,使风可以正常穿过,减小风力对大楼的伤害。
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上海环球金融中心楼的顶层部分“掏了个洞”
当然,除了外形上的抗风设计,环球金融中心内部也安装了风阻尼器,而且一安就是两台,每台重150吨。
离上海环球金融中心不远处,还有一栋摩天大楼,是中国第一高楼上海中心大厦。
它的整体楼高632米,地面主体建造竟然有127层。这栋大楼安装的风阻尼器叫“上海慧眼”,占据大楼的125和126层。
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上海中心大厦的风阻尼器重达1000吨
并且,上海慧眼的重量比台北101大厦的定楼神球还重,实实在在地达到了1000吨。
上海慧眼的设计也与众不同,它没有采用传统的阻尼器设计,而是电涡流阻尼器,外形像一只睁开的眼睛,也像一条尾巴着地,直立起来的鱼。
据悉,这个造型来自《山海经》的异兽烛龙之眼,所以才取名为上海慧眼。
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上海中心风阻尼器“上海慧眼”
电涡流阻尼器是运用电磁感应原理的阻尼器,具有无惧接触磨损,无污染,寿命长等优点。这种设计能让风力的降低幅度达到43%以上,效果相当的好。
在2021年7月份台风烟花登陆上海的时候,上海慧眼大幅度摆动,但上海中心大厦却安然无恙。
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在台风烟花登陆的时候,上海慧眼曾大幅摇晃
当然,不管是什么设计的风阻尼器,只要它能靠谱,再高的摩天大楼也能不惧强风。
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