Challenges of Wind-reduced Response Design for High-rise Buildings

The TMD design in the future will include more functions. In addition to reducing speed, it reduces deform between floors to provide extra protection. At the same time it will be more economical.
/ By Chien-Shen Lee

問題
建築師及結構工程師使用現代科技以及創新工程技術能夠不斷地挑戰建築物的可能極限，尤其是建築物的高度。由於建築的設計趨向於更高、更細長、更輕量化，因此，風力對這些高層建築物影響更大。換言之，現代建築越高、越苗條，它就對風越靈敏。如果不加以控制，風引起的建築物振動會引起結構內的各種問題。例如，強風期間的大振動可能影響電梯的運行，振動所引起之變形也可能會損壞易碎的非結構元件，如隔板、玻璃窗和面磚等。除了因大變形引起的明顯的損害外，週期性的振動累積也可能會導致建築物隱性的疲勞損傷。除此之外，風致響應同時也可能引起影響建築物舒適性的兩個重大問題；首先，由於建築物內部構件或裝潢的相對變形將引致噪音，普遍聽到的像咯吱聲或物體受擠壓的聲音，這些噪音可能發生在各樓層，然而，最常見的問題是人們對建築物振動的感覺，這種感覺來自於建築物來回振動時的加速度。風致振動所造成的噪音及加速度問題嚴重時甚至可以讓居住者感覺像在一艘搖搖晃晃的老船。特別是對於更高的建築物，這成為設計者必須解決的問題，以確保居住者在建築物內保持舒適。雖然超高層住宅可以達到雲端高度，人們仍然希望感覺如同居住在堅實的土地上。所以如何控制風致振動已經成為超高層建築成功的關鍵因素。

文、圖／李建生