超高层建筑垂直布线系统的抗震、防风利器!
据报道:2018年9月16日17时,超强台风“山竹”在广东台山登陆,登陆时中心附近最大风速高达45米/秒,比高速路上机动车还快,相当于162公里/小时,风力更是高达14级。截至2018年9月18日17时,台风“山竹”已造成近300万人受灾,5人死亡,1人失踪,160.1万人紧急避险转移和安置,1200余间房屋倒塌,800余间严重损坏,直接经济损失52亿元。损失惨重!
风灾过后,CCDI设计的我国第二、世界第三高楼——平安国际金融中心“平安”无事,安全抵抗住“山竹”的袭击。供配电系统也经受住了考验!其中垂直布线系统至关重要,该系统类似人体的动脉系统,一旦“动脉”出问题,后果不堪设想。
垂直布线系统经常采用电缆竖井中敷设封闭母线和矿物绝缘电缆,他们都是刚性结构系统。根据理论计算,超高层建筑在风荷载作用下水平位移见表1,其为理论计算值。因此,刚性的垂直布线系统可靠性关系到大厦的安全运行。
表1 部分超高层建筑在风荷载作用下水平位移是理论计算值
|
建筑物名称 |
建筑物高度(m) |
楼顶端极限偏移量(mm) |
楼顶端极限位移量(mm) |
|
|
天津陆家嘴广场 |
200 |
250 |
500 |
|
|
徐州苏宁广场 |
250 |
312.5 |
625 |
|
|
深圳卓越皇岗大厦 |
278 |
347.5 |
695 |
|
|
中钢国际广场 |
358 |
447.5 |
895 |
|
|
深圳平安 国际金融中心 |
不计 塔高 |
588 |
725 |
1450 |
|
计入 塔高 |
646 |
807.5 |
1615 |
|

图1 水平位移示意图
超高层建筑的矿物绝缘电缆可靠性研究笔者已经发表,详见超高层建筑竖向干线矿物绝缘电缆可靠性研究。
而封闭母线作为竖向干线系统同样存在水平位移问题,其可靠性同样重要。如图2所示,对于超高层建筑,可以使用弹簧吊架,也可使用橡胶吊架固定母线槽,以提高整体抗震能力,同时可以防止风荷载的作用。

图2 竖向母线槽的安装示意图
结构专业的秘密武器起到了关键的作用。在大厦的114层设置了两台重达500吨的混合式阻尼器,在“山竹”等超强台风及地震时吸收大量能量,降低大厦的晃动程度。据测算,“山竹”吹袭造成大厦塔顶摆幅单侧不超过300mm,远低于表1中的理论值。

图2 平安国际金融中心
因此,超高层建筑垂直布线系统是其电力安全保障的关键!
(本文中的照片来自与CCDI官网)
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