强震中台北101毫发无伤 专家:这颗球立功

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【大纪元2024年04月06日讯】(大纪元记者夏雨综合报导)周三(4月3日),台湾东部花莲地区发生7.4级地震,造成人员伤亡,并损坏了770座建筑物。在距震中仅80英里的台北,高耸入云的台北101大楼在此次强震中毫发无伤。专家表示,一颗金色巨大钢球功不可没。

当强震袭击花莲的时候,全台湾岛的很多建筑都经历了25年来最强烈地震导致的剧烈摇晃,曾经是世界上最高摩天大楼的台北101也有类似体验。

但作为现代工程的一项胜利,视频显示,这座1,667英尺高的巨塔仅仅有轻微晃动,而安装在另一栋大楼上的监控摄像头正在剧烈晃动。

当初建造这座高塔时,建筑师是怎么做到在地震中保护摩天建筑的呢?

建筑材料起了什么作用

CNN报导,首先,这种摩天大楼采用巨型框架-核心筒-伸臂桁架(Outrigger Truss)结构,主要建材是钢筋混凝土,拥有抗震防御能力。

此类材料将混凝土的抗压强度与钢材的抗拉强度相结合,使建筑物具有足够灵活性,可以摇摆,但又具有足够刚性,可以抵御强风和经常袭击台湾的台风。

建筑物可以在地震中通过随动,而不是对抗地震力来承受地震力的原则,几个世纪以来一直是地震多发东亚国家的传统建筑基础,从日本的宝塔到中国的宫殿。(推荐阅读:强震中舍身保护新生儿 台湾护士获网民大赞

2024年4月3日,台湾东部发生大地震后,人们聚集在台北101办公大楼的大厅里。(CNA/AFP)

金色巨型钢球起到哪些减震作用?

然而,在塔楼高处,另一项技术创新有助于保护这座101层的摩天大楼——一个巨大的球状装置(看图片点这里),称为调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper)。

金色钢球悬挂在第87层和第92层之间的92根粗缆绳上,可以向任何方向移动约5英尺。因此,它就像钟摆一样抵消(或抑制)建筑的摇摆运动。

“它本质上是一个非常大的平衡物。”《摩天大楼:世上最高建筑如何重塑我们的城市和我们的生活》(Supertall: How the World’s Tallest Buildings Are Reshaping Our Cities and Our Lives)一书的作者斯特凡‧艾尔(Stefan Al)在电话采访中对CNN解释道,“以台北101为例,金色钢球重量为660吨。看起来确实很重,但如果与建筑物总重量相比,只是一小部分。”

看图片,点这里

“当建筑物开始摇晃时,(调谐质量阻尼器)将向相反方向移动。以台北101为例,它是悬浮的……因此,当塔楼摇摆时,它会滞后,并通过向相反方向移动来吸收动能。”艾尔说。他还解释说,球和建筑物之间的液压缸将这种能量转化为热量,然后消散。

据台北101网站表示,在经常袭击台湾的地震或台风期间,球体会前后移动,吸收任何“剧烈摆动”力量。该阻尼器的工程师表示,它可以将建筑物的运动减少高达40%,从而减少居住者的不适感。

2024年4月3日的台北101。(CNA/AFP)

世界各地摩天大楼都采用了调谐质量阻尼器,其中包括纽约“最薄”的史坦威大楼(Steinway Building)和迪拜的帆形阿拉伯塔(Burj al-Arab),该塔拥有11个此类阻尼器。艾尔说,这种装置可以有效防止“谐波振动”引起的剧烈运动,这种运动可能会在地震期间导致建筑结构受损。(相关报导:台湾大地震引国际关注 伤亡相对少、灾损较轻 法国专家和网友大赞一件事

“当建筑物开始以其自身的共振振动时”,他说,“可能会导致(建筑物)倒塌,(因为建筑物)会越来越快地摇晃。”

调谐质量阻尼器也称为谐波吸收器,经过“调谐”,将其振动频率调整至主结构频率附近,改变结构共振特性,以达到减震作用。

台北101大楼从2004年到2007年一直是世界最高建筑。

还有哪些因素?

除了这颗巨大的球体外,台北101还有许多其它设计特点,可以增强其抵御自然灾害的能力,包括深深打入地下的380个桩。最深处被夯入基岩约30米,即近100英尺。根据台北101的说法,“这类似于将整个建筑物钉在坚固的板块上。”

这座高层建筑符合严格抗震建筑规范,且经过广泛的数字建模和“震动台”测试(包括在复制地震运动的设备上进行测试)。

台湾位于太平洋“火环”上,因此容易发生地震。全球90%的地震发生在这个构造带。(推荐阅读:地处太平洋火环 台湾是如何应对地震的

乔治华盛顿大学急诊科医生兼工程管理和系统工程教授约瑟夫‧巴伯拉(Joseph Barbera)对“今日美国”表示,台湾因做好地震准备而享有盛誉。

巴伯拉表示,如果不是应急服务部门做好准备,并严格执行国家抗震建筑规范,周三的地震造成的损失可能会更加严重。台湾一些重要建筑物建在地基上,以防止地震。

巴伯拉告诉“今日美国”:“台湾的建筑倒塌——结构倒塌,而不仅仅是建筑物——与其它发生过类似规模地震的国家相比,存在巨大差异。”“几十年来,他们一直致力于降低风险。”

责任编辑:李寰宇#

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