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摩天大楼是如何工作的

由:汤姆哈里斯

风的阻力

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纽约市的克莱斯勒大厦。

除了垂直重力,摩天大楼还必须应付水平风.大多数摩天大楼可以很容易地向任何方向移动几英尺,就像一棵摇摆的树,而不会破坏它们的结构完整性。这种水平移动的主要问题是它如何影响里面的人。如果建筑水平移动了相当大的距离,住户肯定会感觉到。

控制水平摇摆的最基本方法是简单地收紧结构。在水平梁与立柱连接的地方,施工人员将其螺栓焊接在顶部、底部以及侧面。这使得整个钢结构更像一个整体,像一根杆子,而不是一个灵活的骨架。

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对于更高的摩天大楼来说,更紧密的连接并没有真正的效果。为了防止这些建筑剧烈晃动,工程师们必须在建筑的中心建造特别坚固的核心。在帝国大厦中央电梯井周围的区域由坚固的钢桁架加固,由斜桁支撑。大多数最近的建筑在建筑的中心都有一个或多个混凝土核心。

提高建筑物的坚固度也有助于抵御地震的破坏。基本上,整个建筑会随着地面的水平振动而移动,所以钢骨架不会扭曲和拉伸。虽然这有助于保护摩天大楼的结构,但对居住者来说可能相当粗糙,还可能对松动的家具和设备造成很大损害。有几家公司正在开发新技术来抵消水平运动,以减弱振动的力量。要了解更多关于这些系统的信息,请查看智能结构将如何工作

一些建筑已经使用先进的风力补偿阻尼器。例如,纽约的花旗银行中心就使用调谐质量阻尼器.在这个复杂的系统中,石油液压系统在顶楼的一层来回推一个400吨重的混凝土,把整个建筑的重量从一边推到另一边。一个复杂的计算机系统仔细地监测风如何改变建筑物,并相应地移动重量。一些类似的系统会根据巨大的钟摆的运动来改变建筑物的重量。

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