【圖解+獨家影片】地震、颱風時,為什麼台北101不會像海盜船一樣狂搖?

【圖解+獨家影片】地震、颱風時,為什麼台北101不會像海盜船一樣狂搖?
2019-04-18
文・陳芳毓 圖・台北101 Taipei101
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台北101觀景台層板下掛著一顆金黃色的大圓球——它是風阻尼球 ,會產生反作用力,抵銷外力的震盪與搖晃,裡面的人才不會被晃到頭昏。

到過台北101觀景台的人,可能會注意到層板下掛著的一顆金黃色的大圓球——它是風阻尼球 (Wind Damper),全名為「調諧質量阻尼器 (Tuned Mass Damper) 」。

風阻尼球由質量塊(慣性力)、彈簧(彈性恢愎力)與阻尼(能量消散)所組成。由於高達508公尺的台北101大樓屬於超高層建築,當地震、強風發生時,這種大樓的高樓層容易受影響而擺動。如果力道太強、建築物擺動幅度太大,裡面的工作者與遊客可能會頭昏、站不穩。

根據台北101大樓結構監造永峻工程撰文,當風力造成的振動加速度達5cm/sec2時,建築物裡的人便會感到不適。但台北101大樓,在沒有颱風時,大樓頂部辦公樓層的加速度反應已達到6.2 cm/sec2,考慮颱風影響後,更提高至7.4cm/sec2,均超出國內法規所建議的5cm/sec2。因此,台北101大樓必須安裝阻尼系統,減低塔樓受風時的搖晃程度。

其實,許多世界高樓,如加拿大多倫多CN Tower、日本大阪Crystal Tower、澳洲雪梨Centerpoint Tower、美國紐約Citicorp Center都裝有阻尼球;高雄的85大樓也有一顆阻尼球,許多高科技廠房也有阻尼器應用。因此,建築物是否需要裝設阻尼器,與風力、遭受的振盪都有關,高度只是因子之一。

2014/9/21鳳凰颱風,因颱風影響擺動,台北101大樓的世界最大風阻尼球,於下午1:23及2:41出現最大擺幅左右各10公分。 

然而,台北101的這顆阻尼球是世界第二大--直徑達5.5公尺,總重量達660公噸,由41層厚達12.5公分的鋼板焊接而成,造價高達400萬美元。

由於風阻尼球太重、太大,運送的卡車能承載的重量與容納尺寸有限;加上阻尼球裝設在87樓~92樓間,吊車也難以施工。安裝時,廠商只得將阻尼器裁切分段,分批送到高樓再現場進行焊接組裝

這也是世界上唯二外露供參觀的風阻尼球,由92F懸吊到87F,是台北101大樓防風抗震的重要結構之一,可抵銷大樓40%的晃動。2013年七月的蘇力颱風,台北地區受風最高達14級;凌晨4:10,台北101大樓的阻尼球最大矲幅達左右各70公分,為大樓落成以來最高記錄。

2019年4月18日, 花蓮秀林鄉發生芮氏規模6.1地震;下午13:01,台北101大樓的風阻尼球出現最大擺幅左右各20公分,為歷來地震造成的最大擺幅。幸好風阻尼器發揮作用,減少了大樓振動時造成的不適感。(如上圖)

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