地震让101「风阻尼器」再上国际 这颗巨球为何是黄色?

记者蔡惠如/综合报导

4月初花莲外海规模7.2强震,连台北都感受到5级震度,台湾最高大楼台北101的监视器几乎无晃动,让稳定大楼的阻尼器装置再次登上《华盛顿邮报》,而且许多民众也总关心它「晃了多少」,其实这颗闻名海内外的装置通常被称为「风阻尼器」,主力在于对抗高楼的强风,而101大楼的风阻尼器采用黄色,也是有意涵的。

▲台北101风阻尼器是该建筑的明星之一 。(图/记者徐文彬摄)

台湾地标台北101大楼,曾是2004年至2010年间的全球第一高楼,楼高508公尺,不仅在建筑外观上拥有文化元素,内部装置的风阻尼器(Tuned Mass Damper)也是杰作中的力作,在这个位处地震带的台湾岛上,对于稳定这座超高大楼扮演了举足轻重的角色。

▲花莲外海4/3规模7.2地震当天,台北也出现5级地震摇晃,台北101大楼稳如泰山,当天晚上在外墙点灯祈愿。(图/101提供)

风阻尼器全名为「调谐质量阻尼器」(Tuned Mass Damper),安装在楼高92层至87层之间,重量为660公吨,主体由41根黄铜制造的巨大环形组成,透过8个液压缓冲器连接地板,可根据大楼摇晃的角度做出反向摇摆运动,达到抵消力道的效果。

如此巨大的球体没有一台吊车有能力吊起,更遑论要吊到87层楼的高度,风阻尼器的安装其实是施工团队先在底层筑起大型钢架,再用世界上最大的轨道起重机,「一片一片」先吊上去之后,在80多层楼的高楼上组装起来,在当时也创下台湾工程史上的纪录。

▲台北101风阻尼器是分批吊上建筑高楼之后,在高空进行组装完成的 。(图/记者徐文彬摄)

即便设计与安装都需要考量许多细节,风阻尼器的原理其实很简单,当强风吹来时,会使整栋大楼开始摇晃,这时风阻尼器就会自动随着大楼的晃动而逆向摇摆。逆向的摇摆力道可以抵消掉大楼摇晃的动力,就像逆着推秋千一样,可以慢慢让大楼的晃动减缓并停止下来。

▲台北101大楼风阻尼器原理。(图/翻摄国家地震工程研究中心)

除了防风,风阻尼器也能帮忙抗震。当地震发生导致剧烈摇晃时,震动力道会顺势传到大楼上,使整栋大楼也跟着摇晃,风阻尼器就成为内部的稳定力,会依本身的惯性趋于保持原有姿势,不随大楼一起摇晃,此时阻尼器的「不动性」就会产生一股相反的力量,抵销掉大楼本身的摇晃动力,这原理像是在摇晃的船上放一块重物,重物会因为惯性而阻止船的摇动,达到稳定船身的效果。

▲台北101大楼营运长刘家豪与Damper Baby风阻尼器宝宝,Damper Baby相关商品也可在大楼记念品店买到 。(图/记者徐文彬摄)

台北101营运长刘家豪表示,当时101的风阻尼器是全球最大的阻尼器系统,同时也是首个将它开放给民众近距离参观的,用意是能让民众能够直接观赏到这样的特殊建筑工程,风阻尼器一直是金黄色,其实是因为它是台北101金融大楼的代表色。

刘家豪说明,该装置主要功能在于抗风,因为这种超高建筑必须面对高空的强劲风力,台湾还会有台风的威胁,面对17级的最大级风速,风阻尼器的力量是很关键的,所以台风时它的晃动会比较明显,目前最高纪录是2015年苏迪勒台风,正负摆动幅度达100公分,地震时因为时间短、震波从地面传来,因它的力量是稳定的力量,所以反而不会剧烈晃动。