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“自重?”
柳老板回答道:
“是啊,首先要克服的问题就是自重,无论涉及的方案如何,下层都必须能够支撑上层的重量。
根据这个原则,高层建筑长期以来就遵循着“金字塔”式的设计,越靠近顶部的楼层越轻越小,当然了,我们也不可能在城市里建个金字塔。
值得庆幸的是,我们现在可以使用防水聚合物和钢纤维加固的混凝土来建造大楼,而不是使用石头;这样的话,建筑物就可以支撑自身重量,而不必将建筑物的造型设计成金字塔形。
迪拜现在在建的哈利法塔是目前在建的世界上最高的混凝土建筑,据测算,每平方米的压力为8000吨(按自重计算),8000吨,就相当于1200头非洲象了。
黄铭认真地听着,听到每平方米自重达到8000吨,有些吃惊的问道:
“这么重?”
黄铭接着问道:
“第二个问题是什么?”
柳老板回答道:
“第二个问题是风载,为了让摩天大厦能够耸立,那么不仅需要支撑自身重量,还必须能够抵御强风。
地面上我们感觉到的微风,到了300米的高空,风速就有可能达到每秒数十米,风的作用可使得摩天大厦每平米承受8公斤的力,相当于保龄球的动能。”
更重要的是,风绕过摩天大厦时,会在大楼后面形成不对称的漩涡,通常称为卡门涡街。
漩涡从大楼两边交替脱落时,会给与大楼一个交变的周期激励,从而引起大楼的周期性震动。
当流体流速达到某一程度的时候,激励频率和大楼的固有频率一致时,将会引发共振。
这种情况下,大楼的晃动频率将会越来越大,直至倒塌。
减少摩天大厦摇摆和振动的方法有很多种。
首先是,可以在设计大楼外形的时候纳入空气动力学的考虑,即使这样,如果受到强风的袭击,摩天大厦还是难免会晃动。
所以,许多高层建筑都有称为“调谐质量阻尼器”的配置。
当风吹动建筑物的时候,调谐质量阻尼器就会像钟摆一样晃动以吸收建筑物的动能,并由球体和建筑物之间的液压缸将动能转化成热能并释放出来,从而保持建筑物的稳定性。”
说到这里,黄铭也回忆起有一次赛格大厦发生摇晃,整栋大楼上的人都被吓跑了,互联网上也到处都是视频,搞得全国皆知了。
柳老板最后说道:
“最后一个问题就是如何在建筑物的不同楼层间快速通行,普通电梯的速度可以达到22公里小时。
由于技术的进步,现在的高速电梯速度越来越快,未来,据说采用无摩擦磁轨的电梯将实现70公里小时的速度。”
黄铭问道:
“这就是三大难题?”
柳老板回答道:
“是啊,在设计的时候,都必须把这些因素考虑进去,施工图还必须根据地质条件进行反复的推算验证。”
黄铭不好意思的说道:
“是我想当然了,以为设计一栋摩天大厦并不算难。
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