绿色建筑思想在上海中心大厦结构设计中的体现(3),建筑结构论文

　　3. 2 基于空气动力造型的抗风设计技术。
　　
　　上海中心大厦高 632 m,高宽比为 7,自振周期大于 9 s,风荷载是影响结构设计的关键因素之一。考虑到超高层结构所受风荷载的复杂性，上海中心大厦结构的风致响应试验研究由加拿大的 RWDI 公司完成，通过试验结果确定了结构的设计风荷载，保证了抗风设计的可靠性及准确性。
　　
　　上海中心大厦结构的风致响应研究主要包括以下 3 个方面[6]:
　　
　　1）进行风气候分析，确定结构所处区域的风向分布、设计风速及不同重现期下的风致响应；2）基于空气动力学的结构体型优化，考虑不同结构外形，探究最优结构形式（图 6、7） ;3）进行风洞试验研究，考虑到一般风洞试验可能会存在不确定性，相应的结果也可能会包含过于保守的部分。通过详细的风洞试验将以上因素加以考察，进一步提高风致响应预测的精确度。
　　

　　通过以上基于空气动力造型的结构风致响应研究，得到的相关绿色创新技术与成果如下：
　　
　　1）基于空气动力造型的抗风设计技术的应用，体现了超高层建筑设计技术的创新；2）通过对上海中心大厦建筑造型的优化，确定了建筑外表皮旋转 120°，平面尺寸沿竖向收缩到底部尺寸的 55%的最优结构受力形式；3）通过基于空气动力造型抗风技术的应用，塔楼整体风荷载相比同等高度建筑减小 25%,与传统的方形截面结构相比，设计风荷载仅为方形截面结构的 60%,节省了材料。
　　
　　3. 3 磁涡流调谐质量阻尼器系统设计技术。
　　
　　为减小结构的地震作用响应，在屋顶塔冠处布置了调谐质量阻尼器（ TMD） ,TMD 的作用是将阻尼器系统自身的振动频率调整到与结构振动的主要频率相近，通过 TMD 与主结构间的相互作用，实现能量由主结构向阻尼器系统的转移。
　　
　　上海中心大厦项目中，在传统黏滞阻尼 TMD 系统的基础上，将磁涡流技术应用于其中。与传统的TMD 结构相比，磁涡流 TMD 使用磁涡流阻尼取代了传统的黏滞阻尼。在整个磁涡流 TMD 工作过程中，通过调节质量块的有效行程调整磁涡流 TMD 的阻尼系数；导体与产生磁场的构件没有任何接触，从而减小了整个阻尼系统的损耗，同时也有效减小了阻尼器的质量，降低了结构造价（图 8） .
　　