建造摩天大樓，除了要考慮....急.禮拜2前.

Question

建造摩天大樓，除了要考慮地震的影響，還要考慮風力所造成的影響。試以臺北金融中心或是高雄的東帝士大樓為例，透過各種方式蒐集資料、進行討論，進一步了解它們採取了哪些措施來增強其抗震及抗風能力。
請大大幫助一下˙禮拜2要交作業˙˙˙˙謝摟

Answer 1

兩棟大樓都是靠〔抗風阻尼器〕來抗震及抗風的！我逐一介紹：一．東帝士八五國際廣場：
圖片參考：http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2004_18/9302-06-02.JPG
「臺北101」金融大樓採用為抗風裝置的調和質塊阻尼器（tuned-mass-damper, TMD）。為了應付地震及颱風的搖晃，TAIPEI 101擁有世界最大的被動式調諧質量阻尼器，此即有名的800噸大鋼球，用鋼纜從92層吊到約88層樓高度。此球平時用以抵銷風力對大樓產生的搖晃，放任其些微搖晃﹔而當劇烈地震或颱風來襲時，它能減輕大樓的搖晃程度。800噸的大圓球其實是個懸浮阻尼球，主要功能是保護台北101的建築主體，避免大樓在強風中大幅 晃動。建築師沒有把他藏起來，反而融入大樓整體設計。１０１不同於高雄東帝士大樓的抗風裝置，它不用電力驅動，而是直接計算樓板重量來設計的，所以在外型上要壯碩許多，但是原理是一致的。它是運用物理慣性，當大樓搖晃時，這個懸吊的大鋼球當然也會擺動，當大樓向右擺動時，大鋼球會向左擺動，因為移動的方向正好相反，可以達到平衡的作用，減少結構的位移。 這個抗風裝置稱為調和質塊阻尼器（tuned-mass-damper，TMD），其中類似鐘擺的質量塊直徑5.5公尺，是由很多塊鋼板，經由精密計算，準確施工，像橫切西瓜般，一片片焊接成的實心鋼球。在施工時，先在四周鋼梁上架上一個碗狀承托架以及座托、斜撐，等到完成焊組後，鋼球直接以四組纜索懸空固定在第 92 層，下垂高度達 22 公尺，球體位於第 87 樓夾層。在鋼球下方裝置有斜撐及水平各八支油壓型阻尼器，用來控制鋼球擺動的幅度，避免它搖晃幅度太大，反而對結構造成傷害。未來這個大鋼球計畫漆成金色，在規劃為餐廳的第 87 樓用餐時，可以欣賞到它的「律動」喔！ 台灣所裝設的．都屬：被動式風阻尼器：被動式=>不會自己搖晃，大樓被風吹，搖，它才會搖回去，利用反作用力達到大樓的平衡主動式=>自己就可以搖晃直徑5.5m，重量660公噸，世界最大最重結構到達87樓時，由吊車吊上42片鋼板至87樓焊接而成有16條鋼索，但只需1條鋼索就可承受整個重量這顆風阻尼球可減少大樓受風力40%的搖晃（地震用途有，但不大=>  大於零，小於一）增加大樓人員的舒適造價是台幣132,000,000元目前主要有隔震及減震消能兩種趨勢  隔震是將基礎予以軟化或者說是濾波也就是改變週期  減震消能可分成主動控制半主動和被動  抗風力的構件大概都是將質量塊做成半主動控制機制  至於鋼結構常用的方式則是黏滯阻尼或油壓系統  至於選用的條件除了先前的主流極限設計法以外就是目前的主流功能設計法部份資料來源.截取:摩天漢世界/TAIPEI  101及高雄８５大樓http://www.skyscrapers.cn/data/skymark/tw_ti_ti101.htm阻尼器底下有油壓裝置拉住，所以如果大樓搖晃太劇烈，阻尼球不會過度擺動。世界上八十層以上建築大部分都有：例如美國Sears Tower、高雄東帝士85大樓等等世界第一個阻尼系統是美國紐約在1977年的Citigroup Center距地240m的地方裝了400噸的質量塊平衡大樓受風力的搖晃！

2006-10-17 18:06:05 補充：
１．這裡有：消能阻尼器性能測試報告
詳：http://msrt.myweb.hinet.net/new_page_999.htm
２．及中興工程出版的：高壓阻尼器之研發書
http://www.sinotech.org.tw/eip/front/bin/ptlist.phtml?Category=100251

2006-10-23 10:16:59 補充：
版主：還有其它問題嗎？（保全業二十年實務經驗）

Answer 2

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參考資料http://bta.com.tw/

Answer 3

有一顆「大球」便是抗震的主要結構。這顆大球是由41層12.5公分厚的實心鋼板堆疊焊接而成，宛如一顆金黃色的球體，重達660噸。外界誤以為這顆大球左右擺盪可以抗強震，事實上，這顆球只是平衡平時大樓微幅擺動產生的不舒適感，一旦強烈颱風和地震來襲時，這顆球是無用武之地的。
這顆大球的專業名稱是「調質阻尼器」，平時大樓受風吹襲時會有左右的微幅擺動，放一杯水在桌上，水都會左右晃動，如果不做任何處理，坐在大樓裡的人會有暈眩的感覺，很不舒服；這顆阻尼器的主要目的，在於平衡風力造成大樓的擺盪，提高人的舒適感，一旦遇上強風和強震，整棟大樓擺動更厲害，而且是全棟搖擺，這顆阻尼器懸吊在高樓裡，就失去作用了。
　　當強風、強震時，大樓屋頂部分的左右擺動，來回可能長達3公尺，在塔尖（448~508公尺處）部分，年均約有18萬次的來回擺動，這裡也是擺動造成變形最嚴重的地方，因此，為了防止「折斷」，塔尖裡也擺了兩個條狀的阻尼器，減少鋼結構的疲勞應力。
　　什麼才是大樓抗震、抗強風的利器？甘錫瀅表示，總數達380支的基樁是重要基礎，這些基樁平均長度有71公尺，打入巖盤的深度有33公尺，打進巖盤前先鑿出洞來，基樁放進去時再灌入混凝土固定，因此，為數眾多的大型基樁牢牢抓住地盤，已讓大樓穩了一半。
　　另一關鍵是大樓的八根巨柱，一般建築的柱子約50乘50公分粗，台北101大樓的巨柱有3乘2.4公尺粗，使用的鋼板厚達8公分，和一般建築的2~3公分相差很大。
在巨柱內灌注每平方英吋承重1萬磅的高性能混凝土，創島內新紀錄，一般建築物的混凝土強度約為每平方英吋3000~6000磅，高雄東帝士大樓為8000磅。
　　入巖的基樁、八大巨柱輔以每八層樓的巨型桁架，撐住大樓不被地震和強風震歪、吹歪，整棟大樓屬於巨大結構（MegaStructure），可耐震度為6級（地動加速度為390gal）。萬一來了7級大地震，大樓會不會倒？

台北101在設計時納入防風雨防震的設計

在87樓至89樓之間放了2顆重達680公噸、世界最重的「風阻尼器」，可降低因強風或地震造成高樓搖晃而引發可能的危險，大樓本身還可承受相當於17級每秒60公尺以上之強烈颱風。

是660噸喔。這顆大鋼球的正式名稱為調質型風阻尼器。它從台北101大樓92樓的中心位置懸掛至87樓，直徑達5.5公尺(18英尺)，重量達660公噸，是世界最大、世界最重，也是世界唯一開放展示的風阻尼器。它的作用可減低大樓受風力吹襲時40%的擺動，確保大樓人員的舒適感。

這顆大鋼球是在結構到達87樓時，由41層12.5公分厚之實心鋼板堆疊焊接而成，球體由16支直徑9公分，長度42公尺的鋼索串聯。每一支高強度鋼索，都是由超過2,000條小鋼線所組成。

那你可能要問了，假如擺動過度，會不會撞到旁邊的牆？

不會。風阻尼器下半部有8支斜向的大型油壓粘滯性阻尼器，可吸收球體擺動時之衝擊能量，並藉由大樓的擺動抵銷所吸收的能量。風阻尼器下方放置一緩衝環，連結8支水平向的大型緩衝油壓粘滯性阻尼器。當有罕見的大颱風或大地震造成風阻尼器擺動超過1.5公尺時，這些緩衝系統為消滅能量及制衡的安全裝置，確保風阻尼器不過度擺動。