阻尼器小知識 是避震器的小零件 也是101裡的大圓球

by Knowing
2018.10.22 02:03AM
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是避震器的小零件至101裡的大圓球,3分鐘帶你膫解阻尼器是什麼這篇文章的首圖

避震器大多以彈簧來吸收震動的能量,當避震器中的彈簧由壓縮狀態中回復,向上送出彈簧伸張力時,還需要阻尼器去減緩其力量,讓避震的過程比較舒緩。

首圖

(101大樓裡的阻尼器;圖片取自 維基百科-BreakdownDiode)

 

日本避震裝置大廠KYB近日驚爆做出假的抗震數據,且承認曾把未符合標準的設備賣到台灣,引起軒然大波。營建署表示,將發函各縣市政府,全面清查轄境內採用KYB相關避震阻尼器的建築物。

 

什麼是阻尼器?

 

阻尼器英文叫damper或shock absorber,其品件可大可小,小的常用於汽機車避震器內部,大的阻尼器則應用在高樓大廈,如101最著名的金色圓球體阻尼器,重達800噸左右。

 

避震器大多以彈簧來吸收震動的能量,但彈簧壓縮、伸張的過程十分直接,如果機車避震器只用粗糙的彈簧設計,騎那台車一定會很痛苦。當避震器中的彈簧由壓縮狀態中回復,向上送出彈簧伸張力時,還需要一個設計去減緩其力量,讓避震的過程比較舒緩。這個減緩彈簧伸張力的設計就是阻尼器。避震器好壞的差異,有一部份取決於阻尼器的設計,簡單的阻尼器只靠著避震器中活塞與套筒之間的摩擦力,或是油的壓縮等等。複雜的阻尼器則用上許多物理原理,盡量讓震動消解的過程平滑流暢。

 

101裡的大型阻尼器以什麼原理運作?

 

101的阻尼器分別由一顆重達800噸的大球,以及與之連接的彈簧、油壓緩衝系統與阻尼器構成,其全名為「調諧質量阻尼器」( Tuned Mass Damper,TMD)。為什麼一顆大球吊在101大樓內部上方能抵消地震、強風造成的搖晃呢?

 

這是因為重量越重的物體越不容易移動。將一顆大鐵球吊在單槓下方,然後向它丟乒乓球,大鐵球幾乎不會動,而乒乓球會飛得老遠;類似的道理,如果把大鐵球、小木球、乒乓球都吊在單槓上,然後用腳踹單槓、造成單槓的震動,這時重量越輕的球晃動得越厲害,最重的大鐵球則幾乎沒什麼動。

 

利用上述的原理,在101大樓內部吊一個超重的球體,就能在建築物內部打造一個穩定、比較不會搖晃的物體;然後,再用彈簧、油壓緩衝系統、阻尼器與球體連接,這樣101大樓受到地震、強風而產生的搖晃動能,可透過一系列的緩衝系統傳向相對穩定的球體,把部份動能消耗掉。

 

其實這就好比將101大樓以緩衝系統與另一棟較穩固的大樓連結在一起,兩方互相撐持,自然比較能夠對抗強風、地震,只是工程師將那個穩固的大樓轉化為超重、因而不易晃動的球體,內建在101大樓裡面。

 

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