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案例:苏州国际金融中心超高层高压消防给水系统

北极星环保网  来源:给水排水  作者:王华星等  2017/9/14 10:01:53  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:给水系统 供水系统 给排水设计

北极星环保网讯:结构阻尼器在超高层建筑中起着减能抗震的作用。结合在建的苏州国际金融中心项目,阐述了高位消防水池消防供水系统采用装配式水箱与结构阻尼器系统协作设计中存在的难点及解决方案。

0引言

笔者参与设计在建的苏州地标性建筑——苏州国际金融中心项目,建筑主塔楼高450 m,结构定义为超限高层建筑。根据风洞试验要求,需要在屋顶设置阻尼系统,通过降低建筑的风致加速度,以提高建筑使用者的舒适度。与此相呼应的是,项目通过消防专家评审会议,明确室内水消防系统必须采用高位消防水池重力供水的高压给水系统

根据建筑振形方向,本项目阻尼水箱需斜向布置,且水箱需覆盖机房顶及机房外的挑空区域,因此无法设置传统的钢筋混凝土结构水箱。在与结构设计师反复沟通后,最终本项目采用了装配式水箱作为阻尼水箱的本体,并结合结构采用的TSD阻尼装置一起为该塔楼服务,既起到防火救援的作用又满足了塔楼消能减振的功能需求。此举在世界范围内尚为首例,给结构和给排水设计带来前所未有的挑战。

1阻尼器的分类及适用条件

阻尼器是提供运动的阻力,耗减运动能量的装置。从20世纪70年代后,人们开始逐步把这些技术运用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中,发展十分迅速。当建筑达到一定高度时,在风、地震等外力的作用下,会产生横向及纵向的形变,尤其在产生横向形变时,人体较为容易感知。为提高人在建筑内的舒适性及安全性,阻尼器得以在越来越多的建筑领域中使用。


结构振动控制系统通常分为4种,见图1。在建筑设计中被广泛应用的主要是被动控制技术,即不需要提供动力,仅靠建筑物晃动时阻尼器晃动与建筑物的晃动形变形成90°相位差,以纠正调整建筑物形变位移。被动控制从控制机理上可分为基础隔震、消能减震和吸能减振3种体系。其中,应用最广泛的吸能减振阻尼器又分为调谐质量阻尼器(TMD)、调谐液体晃荡阻尼器(TSD)及调谐液柱阻尼器(TLCD)3类。

调谐质量阻尼器(TMD——Tuned Mass Damper),通常为金属质量块,通过缆绳、液压杆等与建筑本体连接。TMD在建筑内运用较为广泛,如上海中心采用1 000 t TMD、台北101采用660 t TMD(见图2)、美国纽约莱克星顿大道731号采用600 t TMD等。其中上海中心、台北101的TMD还作为观光使用。本项目在前期消防水系统设计为临时高压串联给水系统时,结构采用的也是TMD。


调谐液柱阻尼器(TLCD——Tuned Liquid Column Damper),通常设置在平面为长方型的建筑屋顶,水池平面亦呈长方形,其长边平行于建筑短边。长方平面建筑中,与短边平行方向的振幅大于长边方向的振幅,因此与短边平行的方向为大楼的最不利方向。如图3所示,TLCD水池内水体呈U型,在大楼晃动的过程中,水池靠U型液柱两端的液位差来降低建筑的振幅。TLCD在超高层中的应用有:美国纽约兰登书屋(Random House)采用700 t TLCD;美国费城One Penn广场采用1 180 t TLCD;国内在建的广州珠江新城F2-4超高层项目采用的有效容积560 m3高位消防水池与结构阻尼结合的设计也是TLCD的一种。

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