台北101结构概念体系分析.pdf

台北 101 大厦概念设计 引言 对人类而言 高度代表雄伟 开阔 站的越高 越接近 天空 更易于让心灵产生崇敬感 古时候 人类的建造技术 不发达 对自然地貌的高山仰止之情油然而生 吕氏春秋 离 俗篇 中的 愈穷愈荣 虽死 天下愈高之 指的就是对于高 的崇敬 对天的顶礼膜拜 如今 高层建筑逐渐成为世界都市 化进程中的趋势 而高楼中的高楼一一摩天楼更是成为了风 靡世界的体现财富与科技实力的标志 虽然其自身具有经济 性差 能耗高 产生废弃物量大等缺点 欧美等发达国家已 经较少建造 但是许多经济处于崛起阶段的地区仍然对其趋 之若鹜 因为摩天楼已经超越了其自身的物质功能 代表 了一种人类文明的成就 成为了展示信心与实力的平台 化 身为记录人类追求梦想的纪念碑 设计一栋有代表性 地标性的超高层建筑 我认为技术 方面 建造方面的要求固然很高 但是文化表现更为引人 高 层建筑 在西方象征对未知的崇仰 征服和追求 在东方则 代表着对未来更宽阔的视野和包容 登高 是为了 望远 高 追求的不应该是一蹴而就 而是逐渐生 长 宛如花开般节节登至富贵顶峰 纵观世界众多高层 最让我留心的就是那全球独特的多节式超高层摩 天大楼 台北 101 设计理念 1 0 1 大厦的创作构思溯源深层文化 秉承传统的东方哲学思 想 以现代科技的建筑语言加以诠释 取 吉祥高升 富贵饱满之含 义 追求回归传统 探索地方主义精神在摩天楼中的体现 试图以 中国传统之木构架重塔楼的建筑形态来塑造现代观念的摩天大厦 塔楼平面呈正方形 符合唐代四方形平面宝塔的型制 并且四隅有 小阶角 这是种常见于须弥座和喇嘛塔的装饰手法以免形体过于庞大而显得呆板 平面下小上大 塔身向 上收分 墙面散发着琉璃绿光 大厦外观分为九段 暗示着九级浮屠之制 塔楼顶部则接近塔刹的形状 每级分段的分解采用花瓣式对开 主塔形式较接近阿育王塔的山花蕉叶形 花也向外翻开 中央突出花蕊 是唐宋营造法较为常见的形式 如今在我国泉开元寺内仍有留存 西方基督教尖塔有通向天堂之意 东方 的佛塔则成为沟通人与极乐世界的桥梁 除礼佛之外 又兼有祈圣纳福之义 在本案的造型中 设计师舍 弃了传统的习惯于将摩天楼统一大体量化的概念 而是采用多节式的外观 斗呈上大狭小的形状 层层相 接形成竹节状 宛如竹子节节升高 柔韧有余 象征生生不息的中国传统的建筑含义 所谓 高者 登高望 远也 以达到欲穷千里目 更上一层楼 会当凌绝顶一览众山小的境界 利用透明材料形成视觉的穿透效 果 斜立面与多层次的结构犹如花开绽放 富贵饱满 实现一花 一世界 一台一如来 台台皆世界 步步是未来 的东方哲学理念 同时 在细部组件中亦有咬钱龟 祥云 龙头 如意等传统图腾和 中国古代建筑装饰意趣 虽然摩天楼是西方文明的产物 但与上 海的金贸大厦 吉隆坡的佩重纳斯大厦一样 该方案在建筑形态方 面亦有着浓厚的东方意味 可见现代摩天楼概念跨越东西方文化 艺术形式突破本土与国际的界限 项目概况 由李祖原建筑师设计的总高508米 含尖塔之高度 的台北101 大厦位于台北市信义计划区 于1997年开始规划兴建 历时7 年 投入营建人力超过23万人次 于2004年12月31日正式竣工启用 该大厦底层是商场 高层为办公区 共101层 地下5层 裙房6层 总 高度达508米 被确认为目前世界第一高楼 2009 建筑工程造价 280亿新台币 101大厦堪称是一座垂直的城市 其空间庞大且功能 完整 内含地下停车场 购物中心 健康俱乐部展览馆 多功能宴会会议 厅 金融服务区商务俱乐部 办公服务区 景观餐厅及观景台等 大厦 兼顾安全 防灾 品质等多方面需求 与自然及周遭环境极其融合 具有前瞻性的建筑自动化 办公自动化 通讯自动化设计使本建筑成为高科技的汇集点 以人流 资金流 信息流三重考虑 展现经济 文化 科 技的辉煌成就 除了满足金融业 证券业银行总部企业总部内上万员工的办公之外更提供崭新的生活消费 空间 底部四分之一是商业用途 以水平空间为主 顶部的四分之三是办公用途 以垂直空间为主 由于 台北多飓风 烈日 所以设计者把广场的概念移入室内空间 塑造了一 个由社交广场和都市街共同构筑的大型室内空间 提供具有生活性 舒 适性的活动场所 构造特点 结构设计配合建筑立面的变化而有所限制 再加上地基大小和建筑 法规的限制 规划之后的建筑高宽比达到了62 1 已经接近纽约世贸大 楼的65 1 由于处于地震带 台北受飓风的影响以及911事件带给人们深刻的反思 建筑结构体的坚固性 问题成为了重中之重 致使本摩天楼的结构系统方案的选择更加具有挑战性 如采用筒中筒结构 其特点 是密柱深梁 由每隔3米的外柱形成外筒 与由核心柱与核心斜撑形成的内筒通过桁架联系成为整体 如果 采用巨型桁架结构系统 则由16根巨型src边柱 即每隔8层设置一层楼高的巨型梁 与中央斜撑核心筒连 接 巨型构架的整体则类似由11个次结构所连接 经计算机模拟计算 比较评估之后 决定采用巨型桁架 结构 主要考虑在相同的屋顶水平位移之下 该结构类型较为经济 同时 无论对外开窗 内部空间使用 都较筒中筒容易 巨型桁架系统可以满足强柱弱梁的需求 现场结合的接电焊量较少 不足之处是构件和 细部设计较为不易 实施方案中服务核内共有16支箱型柱 每8层构件成一个组 自主构成空间 如一个 11层的组合建筑 以8根巨型钢结构圈梁和高性能混凝土强化建筑结 构 主楼四周每侧采用两根巨型钢柱延伸至90层 与h形梁组成抗弯 构架 提供局部载重的迁移使用并提高结构强度 62层以下的箱形柱 内均灌注10000psi自充填高性能混凝土 使结构整体坚固程度远超过 建筑法规之规定 可以承受2500年一遇的10级以上大地震 台北 101 为大型多功能综合开放项目 主要用途为金融业务 基 地面积达 3 万 是台北市繁华地段中绝无仅有的大规模方整地块 为了给市民提供活动休憩的空间 本开发方案建筑红线退缩 35m 创 造开放的公共空间共达 2 5 万 建筑密度仅为 49 8 主体为 101 层摩天楼 平均单层面积为 1403 2393 平方米 皆 为金融机构办公使用 为提高抗风能力并保障最佳消防安全及机电供 应效率 每 8 层设置一机械层 共有 11 层机械层 大楼顶部为通讯 塔 以顺应信息时代的需求 大楼为 src 钢骨加高强度混凝土结构 全栋建筑的外墙采用玻 璃帷幕墙 使用双层隔热清水玻璃 仅底部采用石材 大楼地 5 层 全面开挖 单层面积达 2 4 万 筏 基内安放储冰槽 以提供高效经济的空调系统 裙楼有 5 层楼高 单层面积达约 1 46 万 将成为 台北 101 购物中心 裙楼上部有高达 42m 的玻璃采光罩 覆盖 2887 的室内广场 将成为台北市最大规模 的室内公共空间 其他楼层则以挑空走道贯穿店面 提供悠闲地逛街购物空间 结构系统简介 本工程之地上结构包含一栋101层的塔楼及一栋6层的裙楼 两栋结构于地上部分以伸缩缝完全断开 地下室共有五层 且塔 裙楼相连 地上结构除了塔楼钢柱大部分皆以高强度混凝土灌注之外 其余为纯 钢骨结构 地下室中b1层为src梁柱构造 b2至b4层为rc无梁板构造 101层塔楼的结构系统以井字形的巨型构架 mega frame 为主 巨型构架在每八层楼设置一或二层 楼高之巨型桁架梁 并与巨型外柱及核心斜撑构架组成近似11层楼高的巨型结构 mega structure 塔 楼的结构系统分为垂直系统及侧力系统 垂直系统 楼层中混凝土直接承载于兼具模板及结构用途之钢承板上 并与钢承板结合成复合楼板 剪力钉则将钢梁及混凝土连结成合成梁 composite beam 荷重传递路径则经由复合楼板 合成梁 柱及基础 柱位之规划简单归纳为内柱与外柱 服务核心内共有16支箱型内柱 箱型内柱由4片钢板经由电焊组 合而成 中低层部分并以内灌注混凝土增加劲度和强度 外柱则随着楼层高度而有不同的配置 在26层以 下均为与帷幕墙平行的斜柱 其每侧各配置两支巨柱及两支次巨柱 其中巨柱及次巨柱皆为内灌混凝土之 长方形钢柱 另外每层配置4支双斜角柱 角柱为内灌混凝土之方形钢柱 而26层以上则在每侧配置二支 铅直巨柱及6支h形斜柱 其中h形斜柱与外围边梁组成之构架配合每8层建筑立面形成一独立单元 并在 建筑 斗底 处经由巨型桁架梁传递垂直力予巨柱 另外因91层至101层楼地板面积明显减下 每侧配置 方形钢柱并将载重直接传递至91层以下之服务核心钢柱 侧力系统 侧力由服务核心内之斜撑构架 内外柱之间的巨型桁架梁 外柱及外围平行帷幕墙面之抗 弯矩构架共同承担 其中巨柱 斜撑构架及巨型桁架梁提供主要的侧向劲度 服务核心内的梁柱则大部分 均以斜撑相连结以提供劲度 其中外侧的正中间跨度设置一倒v形同心斜撑 边跨则配置单一斜撑 另外 部分边跨的斜撑为了配合建筑楼梯或电梯开门之需求而有些微偏心 另外在八楼以下 服务核心内之斜撑 构架外则设计包覆60cm厚的rc剪力墙 服务核心与巨柱及次巨柱之间 则配合建筑规划之11处机械层设 置巨型桁架梁 结构系统在设计过程以抗弯构架及同心斜撑构架组成之二元系统视之 地上结构体系 本工程之地上结构体包含1栋101层的塔楼及1栋6层的裙楼 两栋结构体于地上部份以伸缩缝形式完全 断开 地下室共有5层且塔 裙楼相连 在平面配置上 服务核内共有16根箱型柱 主楼四周每侧采用2根 巨型钢柱 mega column 延伸至90层 其最大尺寸达2 4 m 3m 80 mm 主楼四周于26 f以下并 另外配置1 2 m 2 6 m 1 2 m 1 6 m及1 4 m 1 4 m 1 6 m 1 6 m等两种尺寸 箱型柱 27 f以上则配合建筑斜面造型而使用h900 mm 400 mm h1000 mm 500 mm之h形斜柱 sloping column 并与h型梁组成抗弯构架 主要在于提供局部载重之传递使用 又为提高抗风劲度与强 度 62层以下的箱型钢柱均内灌10000 psi自充填高性能混凝土 在立面配置上 图5为本工程之3种主要 立面构架 其中x y方向各配置两组合计6道立面构架 服务核心的钢柱间以钢骨大梁 斜撑相连 斜撑 主要为同心斜撑与v型斜撑 部分斜撑因开门需求而为偏心斜撑型式 但基于抗风劲度之需求予以加劲补 强而未依偏心斜称细部设计之 9楼以下之同心斜撑并与600mm厚之剪力墙浇灌一体以形成良好的水平力 传递系统 机械层上下大梁问则以斜撑相接所形成的外伸桁架梁作为内外柱间的主要垂直剪力传递机构 从宏观的角度 主楼结构主要是由巨柱 核心系统与外伸桁架梁等构件所组成的101层巨形构架 mega frame 市民广场的屋顶结构为了满足建筑大空间与采光罩的设计要求 其屋顶结构为一水平跨径约76 m 之立体刚构架 藉由结构构件外露的方式所表现的特殊建筑造型 随着群楼电扶梯向上行进的动线中 视 线仰望时的视觉惊艳则是一般商业大楼所无法提供的建筑与结构结合之空间美学 主要竖向分体系的计算 主要竖向分体系的计算包括井筒的计算和框架的计算 计算截面取第5层楼面 计算设计构件尺寸及配 筋之前必须先知道核心筒与框架分别承担了多少荷载 对于竖向荷载而言 假定屋面或楼面荷载 含梁和 板自重 为5 5kn 根据建筑的体型 结构的总重估计按第5层层楼面直径45 5m估算 计算截面以上 共96层 考虑调制阻尼器的重量为660吨 则建筑的总重为 246 96 45 55 50 66 101 10 10wkn 核心筒必须承受的屋面或楼面荷载百分率 钢框架必须承受的屋面或楼面荷载百分率 1 55 84 44 16 为简单起见 假设核心筒承受屋面或楼面荷载的55 框架体系承受屋面或楼面荷载的45 即 65 65 1 10 1055 6 05 10 1 10 1045 4 95 10 kn kn 核心筒 框架体系 对于水平荷载而言 由于各分体系在一个建筑物中必须共同变形 所以荷载按刚度分配 而分体系刚 度由组成构件的刚度即其尺寸及配筋决定 这是一个十分复杂的问题 必须通过先假设构件尺寸然后反复 试算得出构件尺寸和刚度比 考虑到核心筒的高宽比比较大 假设它承担侧向荷载的40 而框架承担荷 载的60 超高层建筑在风荷载作用下的效应要通过风洞试验来确定 根据荷载规范的查得的标准是不可靠的 所以在这里只是假定风荷载大小2 4 kn 按整个建筑体型从底部往上截面不变化 取方形结构的体型系 数为1 1 则单位高度的风荷载为 2 4 45 5 1 1120 12 qkn m 计算截面处的倾覆力矩为 227 2120 12 508 21 55 10qlkn m 所以核心筒承受的倾覆力矩为 76 1 55 1040 6 2 10 kn m 外部钢框架承受的倾覆力矩为 76 1 55 1060 9 3 10 kn m 对于地震力 风洞试验得出结构的第一模态周期t 18s 台湾为中等地震区故z 0 5 取k 1 0 设计基本地震加速度 为0 05g 33 0 05 0 05 180 019ct 地震力 6 4 0 5 0 019 1 0 1 10 10 1 045 10 vzckw kn 假设地震力沿建筑高度分布为三角形 则底部弯矩为 46 1 045 102 3 5083 54 10 kn m 一 核心筒计算 核心筒的边长为22 5m 厚度为2 2m 估计开洞面 积大约为表面积的10 则方筒的惯性矩为 3334 11 22 522 5 22 52 2 22 52 2 7 21 10 1212 im 最外纤维拉或压应力为 6 max 32 6 2 1011 25 7210 9 67 10 fmy i kn m 近似计算墙上的竖向荷载 墙平均自重以墙表面积 计约为28 kn 已考虑开洞10 的影响 因此计 算截面在结构自重在的应力为 32 28 508 2 26 47 10 kn m 核心筒承受的屋面或楼面荷载为 5 6 05 10 kn 分摊到截面上的应力为 532 6 05 10 22 52 2 4 2 2 3 39 10 kn m 则竖向荷载下计算截面处总应力为 3332 6 47 103 39 109 86 10 kn m 则每m墙上最大和最小应力为 3342 3322 9 86 109 67 101 95 10 9 86 109 67 101 9 10 kn m kn m 说明在风荷载的作用下核心筒两面均受压 考虑开洞面积10 后 有效面积上的最大和最小应力为 4422 2222 1 95 1090 2 17 10 21 7 1 9 1090 2 11 10 0 211 kn mn mm kn mn mm 核心筒只要按构造配筋 满足要求 由于筒体结构的近似侧移比较容易计算 计算如下 计算筒顶的弯曲变形 由于筒较细长 可忽略剪切变形 120 12 40 48 05 wkn m c80混凝土 102 3 8 10 en m 434103 848 05 10508 8 3 8 107 21 10 1 46wheim 1 46 5081 350h 侧移较规范规定的稍大 但建筑顶部的 调谐质块阻尼器 能够用摆动来减缓建筑物的晃动幅度 对侧向 变形进行约束 从而使测向变形满足要求 二 钢框架计算 台北101大厦的层高以5m计算 用底部剪力 法计算计算截面处柱端弯矩 计算截面处的剪 力为 4 120 12 508 60 3 66 10vkn 框架的剪力由8根巨型柱子承受 假设反弯点 在柱子的中点 则每根柱子的剪力为 43 3 66 10 84 58 10 c vkn 柱端的弯矩为 3 4 4 58 102 5 1 145 10 c m kn m 再用悬臂梁法计算倾覆力矩下柱子的轴力 设倾覆力矩为m 柱子距截面中和轴距离为 1 2 7 8 i y i 则距中和轴最远的柱子的轴力为 中和轴近似取形心轴 8 2 maxmax 1 8 2222 1 4 11 2521 25 2312 5 ci i i i nmyy ym 柱子的轴力 64 1 9 3 1021 25 2312 58 55 10 c nkn 在屋面或楼面荷载下周子的轴力为 54 2 4 95 10 86 19 10 c nkn 则柱子总的轴力为 445 1 2 8 55 106 19 101 474 10 ccc nnnkn 设计时 底部柱子采用钢管混凝土柱 由于实验和理论分析证明 圆钢管混凝土受压构件的承载力可 达到钢管和混凝土单独承载力之和的1 7 2 0 倍 所以设计时乘以系数1 7 混凝土采用c80 钢材选用 q235钢材按轴心受压确定柱子的截面 先估计钢管直径为d 2000mm 厚度t 60mm 内部为c80 混 凝土 柱子承载力为 25 1 7 1 7 2052000 6035 9930 2 97 10 scc nfaf akn 比 5 1 474 10 kn 大很多 在弯矩 4 1 145 10 c mkn m 和轴力 5 1 474 10 c nkn 共同作用下 柱子设计按课本所述公式计算 45 1 145 10 1 474 100 078 cc emnm 0 078 2 000 039e d 当 0 1 4e d在之间 柱的设计荷载可在轴向荷载 1 4 cc nn之间插值 这说明柱子可以按下述 轴力设计 55 10 039 0 25 1 704 102 97 10 c nknkn 满足要求 校核地震对柱子的影响每根柱子地震引起的剪力产生的弯矩为 4 1 045 10 8 2 53266 c eq mkn m 由地震倾覆力矩产生的轴向力为 8 264 max 1 3 54 1021 25 2312 53 25 10 c eqc eqi i nmyykn 每根柱子总内力为 545 44 1 474 103 25 101 80 10 1 145 1032661 472 10 t t nkn mkn m 在地震作用下 材料的强度由于滞后的效应 可以允许有1 3的增量 而考虑地震力后 弯矩轴力增量在 25 左右 可不用修改设计 框架在侧向力的作用下的侧向变形由于较复杂 此处省略 主要水平分体系的计算 主要水平分体系为钢 混凝土的主次梁体系 与范本相同 在钢次梁上铺设较厚的压型钢板 压型 钢板上浇筑混凝土面层 板与次梁用抗剪栓钉连接 次梁再与主梁连接 主梁与次梁均采用轧制工字形钢 设计时忽略铺板与混凝土之间的组合作用 这里只计算第5 层即计算截面处的主次梁的选用 上面各层的 截面尺寸尽管有变化 但变化较小 荷载相同 所以沿用计算截面的设计结果 还是相差不大的 1 金属铺板的设计 设金属铺板与次梁的连接为铰接 2 2 2 3 00 1 44 2 40kn m 0 96 lm kn mm kn m 板的跨度 铺板 混凝土 活荷载 未折减 隔墙 吊顶等 则没米宽的板带上的总荷载 1 44 2 40 0 96 4 80 kn 设简支跨 22 84 80 3 00 85 40 s mqlkn m 所需要的截面抵抗矩 643 5 40 10 2152 51 10 s wmfm 查询建筑用压型钢板 gb t 12755 91 选用压型钢板型号yx70 200 600 板厚t 1mm 其正弯矩作 用下的截面抵抗矩 33 2 737 10wmm 跨高比 3 3 00 10 7042 9 较一般板的跨高比有点偏大 但若挠度和振动都在允许范围内 则仍 然可用 2 钢次梁的设计 按次梁与主梁的连接为铰接计算 对于次梁 跨度l 4 55m 楼板传来的荷载4 80 3 0014 40 kn m 假设次梁重0 6 kn m 则次梁上所受的总荷载14 400 615 00 kn m 设次梁为简支 则跨中弯矩 22 1 815 00 4 55 838 82 b mqlkn m 所需要的截面抵抗矩为 652 1 38 82 10 2151 81 10 b wmfmm 选用的热轧普通工字钢为22298 149iah 其截面抵抗矩 53 1 93 10wmm 3 钢主梁的设计 主梁承受的荷载面积是一个矩形区域 假设按均布荷载设计 如图 主梁与核心筒以及主梁与边柱的 连接更接近于固接 但此处仍按铰接设计 主梁的跨度11 5lm 楼板自重1 44 4 556 55 kn m 次梁自重0 6 4 55 3 000 91 kn m 主梁自重1 5 kn m 总恒载6 550 91 1 58 96 kn m 隔墙 吊顶等0 96 4 554 37 kn m 活荷载 未折减 2 4 4 5510 92 kn m 总的设计荷载8 964 37 10 9224 25 kn m 则主梁的跨中弯矩 22 824 25 11 5 8400 88 b mqlkn m 所需要的截面抵抗矩为 663 400 88 10 2051 96 10 b wmfmm 选用的热轧普通工字钢为50500 200iah 其截面抵抗矩 53 2 40 10wmm 验算荷载作用下主梁的挠度 假设荷载标准值等于 1 3q i50a的截面惯性矩 44 7 34 10im 333114 5 384 5 24 25 1 3 1011 5 384 2 06 107 34 10 0 00241 4171 400 k vlq lei 满足要求 抗震及抗风设计 1 1 耐震参数研究 台湾地区位处欧亚大陆板块与菲律宾海板块之复杂交接地带 在台湾的东北部 菲律宾海板块由南向北沿 着琉球海沟向下嵌入欧亚大陆板块下方 而在台湾东南部 欧亚板块则又引没入菲律宾海板块而一直向东 延伸至马尼拉海沟 因此板壳运动持续进行而不同规模的地震仍然发生频繁 而有别于一般超高层大楼以 抗风设计为其主要 台北101大楼耐震设计的重要性与抗风设计相当 1 2 耐震设计标准 基于安全与经济性的考量 台北101大楼结构设计时同时考虑结构劲度 强度与韧性的需求 1 法规标准 zl 4 5 之地震作用下 进行弹性分析以检核结构之劲度是否符合层间变位之要求 而依据 台北金融中心工址耐震设计参数研究 之建议 对应于设计震谱之475年回归期设计震度z o 23 g 故此阶段对应之设计震度为0 23x1 25 4 5 0 064 g 2 回归期100年之地震作用下 进行弹性分析与设计以确保结构体的强度在中度地震作用下不受任何损坏 而依据 台北金融中心工址耐震设计参数研究 之建议 其对应于设计震谱之设计震度为0 1 3 g 3 回归期950年之地震作用下 进行非线性历时动力分析以确保结构体之韧性在大地震作用下 其韧性容 量需求仍小于规范所要求的2 5 而依据 台北金融中心工址耐震设计参数研究 之建议 其相对之地表 加速度为0 39 g 所使用的地震历时则包含历年工址附近测站所收集的强震纪录与设计反应谱相合之人 工地震 2 抗风设计 2 1 风力设计参数研究 一般超高层大楼的设计主要都是受到风力的控制 因此设计风力的条件影响结构设计的结果甚大 而由于 本案为超高层大楼 除参考国内相关风力设计规范外 还委托加拿大rowan williams davies irw1n inc rwdi 研究大楼之风力设计载重 其设计风力之推导源于风洞试验 系以1 500比例制作工址半径 600 m内的风场环境模型 以10度为单位置入风洞中吹袭以模拟实际建筑物受风的情形 其中各个角度的 风速高度分布特性则是由1 3 000地形模型中进行边界层风洞试验 boundary layer wind tunnel test 后 而得到大气边界层风速分布 而结构体模型则是采用高频率力平衡模式 high frequency force balance 结构基本风压则是由应变计所量测到的弯矩扭力和剪力的分布曲线统计回归而得 并配合结构动力特性计 算结构体的加速度反应后 一并提供设计单位作为设计风力之依据 2 2 抗风设计标准 台湾每年5 1o月都受到台风的威胁 对于台北101而言 建筑结构抗风设计的主要目的在满足日常使用 者的舒适度与强风作用下的结构安全 而依据台湾地区风力设计规范草案之要求 本大楼结构之抗风设计 必须考虑 1 结构物于半年回归期风速作用时 顶层办公室楼板所产生的加速度不逾5 cm sec2 人员仍可照常办 公无不舒适感 2 当50年回归期风速之台风发生时 楼层之变位皆在法规允许范围内 其中地况对应之10 m高度 10 min 平均风速为39 93 m s 3 当100年回归期风速之台风发生时 结构体 构件仍处于弹性阶段 地况c对应之10 m高度 10 min平均风速为43 27 m s 设计风力则 藉由风洞试验推算而得 如前所述 超高层建 筑结构之设计除了以安全为首要考量 还必须 考虑舒适性 由风工程顾问所完成的试验与分 析结果显示 在不考虑台风的效应下 大楼顶 部办公楼层89楼位置于半年回归期风力作用下 的加速度反应已达到6 2 cm sec2 如统计时 包含台风的影响时则提高为7 4 cm sec 均 已超出台湾相关法规所建议的5cm sec 因此 基于舒适度的需求 本大楼必须有额外的阻尼系统或消能装置以减低塔楼受风时的摇晃程度 经提出多种 减振装置之评估后 选择调质阻尼器 tuned mass damper 解决风力舒适性的问题 而随着大楼受风力而 摆动的钟摆式调质阻尼器同时成为建筑师空间表现的另一项特点 调质阻尼器设置的位置与造型配合建筑 空间的规划而于87 92层间设置球形质量块 上图为风阻尼器基本构造图 类似单摆之被动式调质阻尼系 统系由8组90 mm的高强度钢索透过支架 cradle 托住球体质量块的