從地震看阻尼器 @ 茵茵weity的部落格

3/11日本發生強度8.8大地震引發大海嘯震驚全球

回想10年前台灣921的7.2強震至今還驚恐未定，那種感覺還記憶猶新！

如果台灣再次發生高於9級地震，那種後果真的難以想像~~~

在此省思台灣高雄85大樓甚至101大樓是否經得起9級強震？

85大樓通過嚴格的強震考驗，也是全台第一個引進抗風阻尼器的大樓，利用兩組懸吊鐘擺式質塊阻尼器分別裝設於第 78層樓板之兩個對角角落，以抑制該85大樓兩個水平方向及扭轉方向之結構動力反應，可以減緩風力所造成之振動，來提昇85大樓之舒適度。

台北101大樓於2004年竣工，並榮登世界最高大樓之寶座，而其中最令人矚目的景點就屬裝飾華麗懸掛在92層樓版下的金色大圓球了。這個造價高達400萬美元，總重達660噸的大圓球

為何設置抗風阻尼器
台北101大樓總高508公尺，樓層數為101層，屬於超高層建築，這種大樓在高層位置容易受到風力影響而產生擺動。如果風力太強，造成結構物的振動太大，將使住戶產生不適感，所以，為了降低建築物振動反應，裝設抗風阻尼器就成了解決的辦法。這顆類似單擺的金色大圓球，其正確名稱為：「調諧質量阻尼器」（ Tuned Mass Damper，TMD）。

這顆阻尼器的功能是用來減緩因強風造成建築物振動而引起的不適感。通常人感到不舒服，與樓層的尖峰加速度值有關，根據文獻對高樓居民受風力擺動引起不適的研究顯示，振動加速度達5cm/sec²時，人會開始感覺到建築物的擺動並因此感到不舒服。所以臺灣的規範規定：在回歸期半年（一年內可能會發生兩次的機率)的風力作用下，建築物最高居室樓層角隅之側向振動尖峰加速度值不得超過5cm/sec²。

在台北101大樓工程設計之初，經過風工程顧問RWDI公司與結構設計單位進行多次載重與結構應力檢核後，分析的結果顯示，在不考慮颱風的效應下，大樓頂部辦公樓層於半年回歸期風力作用下，其加速度反應已達到6.2 cm/sec²，而如果考慮颱風的影響，則提高為7.4cm/sec²，兩者均已超出國內相關法規所建議的5cm/sec²，因此，基於舒適度的需求，台北101大樓必須安裝額外的阻尼系統或消能裝置，以減低塔樓受風時的搖晃程度。為了解決風力舒適性的問題，由業主選擇使用調質阻尼器，並委託加拿大Motioneering公司負責設計與施工。

台北101大樓調質阻尼器構造簡介

為了配合建築空間的規畫，台北101大樓調質阻尼器所裝設的位置與造型最後決定懸吊於87~92層之間。這個類似單擺的調質阻尼器，其直徑約為5.5公尺，共由41層厚度125mm的圓形鋼鈑堆疊焊接組合而成，各層鋼鈑的直徑則配合球體形狀呈約2.1m~ 5.5m 的尺寸變化。

整個球體由8組90mm直徑的高強度鋼索，透過支架托住球體質量塊的下半部，將660公噸的載重懸吊支承於92層結構。此外，調質阻尼器支架周圍也另設置了8支斜向的大型油壓粘滯性阻尼器(Primary Hydraulic Viscous Damper) ，其功能在於吸收球體質量塊擺動時之衝擊能量，減少質量塊的擺動。而為了避免強風及大地震作用時質量塊擺幅過大，調質阻尼器下方則放置了一可限制球體質量塊擺動的緩衝鋼環（Bumper Ring），以及8組水平向防撞油壓式阻尼器（Snubber Damper），一旦質量塊擺動振幅超過1.0m 時，質量塊支架下方的筒狀鋼棒（Bumper Pin）就會撞擊緩衝鋼環以減緩質量塊的運動。調質阻尼器的配置如下圖所示：