Skyscraper Design'ta Rüzgar Direnişi Yeniden Üretmek için Yenilikçi Aerodinamik Çözümleri

Rüzgar ve Skyscraper Vulnerability

Rüzgar yüzeyleri inşa etmek için dinamik baskı uygular ve büyüklüğü artırır çünkü rüzgar hızları zeminden daha yüksektir.[Dört 300 metre kulesi için, rüzgar yükleri binlerce tonlara ulaşabilir. birincil endişeler [sırası:0)Zizmanlık anları[Dönder:2 ), bina doğal frekansından gelen geri dönüşler için geri dönüşümlü bir tepki.

Geleneksel dikdörtgen binalar rüzgar ve leeward yüzler arasında büyük bir baskı yaratır, yüksek sürükleme ve güçlü vortex hedding. Sharp köşeleri ayrılık noktaları düzeltir, geniş bir türbülans oluşturma. Modern aerodinamik şekillendirme çalışır )

Core Aerodinamik Tasarım Stratejileri

Mimarlar ve mühendisler, zemin alanı veya estetik olmadan rüzgar kaynaklı kuvvetleri önemli ölçüde azaltan bir şekil değişikliği aracı geliştirdiler.

Ta ⁇ Profile ve Bantring

Binanın kesitsel alanını yüksekliğe indiren bir bina, sadece rüzgar yüklerini azaltır, aynı zamanda terasları azaltır ve rüzgar tünel testlerini kullanarak %10 musluk binasını azaltır ve sabit bir bölüm kulesine kıyasla% 15 azaltılabilir.

Helical ve Twisted Formlar

Binanın façade'sini yüksekliğe doğru iterek, farklı zemin plakaları dengeliyor, böylece vortices aynı yükseklik boyunca senkronize edemiyor.TheyuFLT:0)Shanghai Tower'ın [Dönemli eğimli eğimli zemini katla değiştiriyor, rüzgar yüklerini aynı yükseklikle karşılaştırıyor. Helical formlarının aynı yükseklik riskini de azaltır.

Köşe Modifications: Chamfers, Cutouts, ve Açılışlar

Sharp köşeleri, kenardaki güçlü akış ayrımına ve büyük olumsuz baskılara neden olur. Yuvarlak veya chamfering köşeleri, netleştirme yüklerini% 30-40 oranında azaltır.Bazı tasarımları dahil etmektedir:0)Yapıda [Döneticileri [Düzdünler) [Uygunda, gökyüzündeki balıkçılar) daha sonra, baskıyı ve azaltmayı sağlar.

Vortex Dis ve Spoiler Özellikler

Fins, balconies ve yatay gruplar, organize vortices oluşumunu bozan spoiler olarak hareket edebilir.Bu özellikler genellikle güneş ayaklama cihazları olarak ikiye katlanır. Rüzgar tünel testleri, küçük protruding elementlerini düzenli aralıklarla tanıtarak, uyandırmak için% 15-25 oranındaki tepkiyi azaltır.

Rüzgar Direnişi için Gelişmiş Malzemeler ve Yapısal Sistemler

Yalnız Aerodinamik şekillendirme yeterli değildir; bina aynı zamanda sağlam bir yapısal sisteme sahip olmalıdır ve birçok durumda, hareket etmeyi kontrol etmek için tamamlayıcı baraj sistemleri.

Outrigger ve Kemer Trus Systems

Skyscrapers genellikle merkezi bir temel artı perimeter sütunları kullanır. Outrigger trusses, mekanik zeminlerde kütleyi çevresel zeminlere bağlar, binayı etkili bir şekilde genişletir ve binayı azaltır (birbireysel boşluk) ve yolcu konforunu artırır.

Tuned Mass Dampers

En yüksek kuleler için, pasif baraj cihazları bina hareketine karşı kuruludur. AAHRAT:0|Döntilmiş kitle 660-ton TMD, binayı tam olarak yüzde 40'a kadar askıya alır.YenierFLT:2Taipei 101)[vreatif olmayan zamanlar ve 660-ton TMD, 87th kattan askıya alır.

Yüksek Beton ve Çelik

Malzeme ilerlemeleri yapıların daha hafif ve daha esnek olmasına izin verir, bu da paradoksal olarak rüzgar duyarlılığını artırabilir. ancak modern yüksek performanslı beton (80 MPa'nın üzerindeki sıkıştırıcı güçlü güçlü güçlü güçlü çelik (yirli güçlüler 690 MPa) sabit sütunlar ve daha uzun süreler içinde, sert zemin zeminden kaçınmak için sertlik dengeye sahip olmalıdır.

C ⁇ Akışkanlar ve Rüzgar Tüneli Test

Önemli yükseklik gökleri geniş rüzgar analizi olmadan tasarlanmamıştır. İki tamamlayıcı teknik kullanılır:

Birçok proje her ikisini birleştirir: Bueratif tasarım araştırmaları için gerekli olan rüzgar tüneli sertifikasyon için. Sonuçlar besbellT:0)Tetrat analiz yazılımı), stres hesaplamak, sürüklemek ve bina tasarımının üzerinden yorgunluk.

Aerodinamik SkyscrapersIn-Depth Case Studies of Aerodynamic Skyscrapers

Orijinal vakalarda genişletin ve daha fazla örnek eklemek, teorinin nasıl uygulamaya çevirdiğini gösterir.

Shanghai Tower (632 m, Shanghai, Çin)

2015 yılında Tamamlanan Shanghai Tower, dünyanın ikinci en iyi binasını oluşturuyor. spiral formu 200'den fazla rüzgar tüneli testiyle optimize edildi. Yükseklüğün 120°'si sadece rüzgar yüklerini azaltmıyor, aynı zamanda binanın yağmur suyunu toplamak ve güneş ısısını azaltmak için izin veriyor.

Burj Khalifa (828 m, Dubai, UAE)

Dünyanın en yüksek binası, Batı Ontario Üniversitesi'nde ilham alan bir Y şeklinde bir plan kullanıyor, üç kanatla bu hareketle hareket ediyor, atılan profil rüzgar akışını bozar ve büyük vortex formunu engeller ve hiçbir TMD gerekli değildir - yerine, bina hem de kendi şekline ve gücüne dayanıyor. (Kaynak: Uzun Binalar ve Habitat'a karşı yapılan oylamalar.)

Başkent kapısı (160 m, Abu Dhabi, UAE)

“Abdullah’ın kulesi” olarak bilinen Capital Gate, 18 derece batılı bir inkline sahiptir (dört kat daha fazla Pisa Kulesi’nden daha büyük).T:0)Pektif olarak, eğimli temele yükler azaltın) ve aurperatif çelikler için gerekli olan bir ızgaraya sahiptir[Dönergeler.

Hearst Tower (182 m, New York, ABD)

Hearst Tower'ın [FONT:0]diagrid) yapısal sistem, binanın malzeme ağırlığını doğal olarak sert ve azaltan çelik çerçeveleri, geleneksel bir an çelik İnşaatı ile karşılaştırır.)

One World Trade Center (541 m, New York, ABD)

Batı Hemisphere'deki en yüksek bina bir triangular gözlem güvertesinde kullanılır. Bu form rüzgar yüklerini azaltır ve ayrıca 720-ton TMD üst katlarda kuruludur ve binanın çekirdeği büyük bir beton hekagon duvarı sistemidir.

Aerodinamik Tasarım ile sürdürülebilirlik ve Enerji Verimliliği

Rüzgar direncini azaltmak sadece yapısal güvenlikle ilgili değildir - aynı zamanda önemli çevresel ve ekonomik faydalara sahiptir.

Alt Yapı Malzeme Talepleri

Rüzgar yüklerini azaltmak için kendilerini şekillendiren binalar, bu yüklere direnmek için daha az çelik ve beton gerektirir.The Shanghai Tower'ın %24 rüzgar yükü azaltımı tahmin edilen bir karbon tasarrufuna karşılık gelir:0) İnşaat çelik tonajda% 10 azaltımı, üretim ve taşımadan binlerce ton tasarruf.

Aztek ve Atament Maliyetleri Azaltır

Façade üzerindeki alt üst basınçlar hafif perde duvarı sistemleri, daha küçük demirler ve daha basit mühürleyici ayrıntılar için izin verir.Her iki malzeme maliyeti ve yükleme süresini azaltır. Bazı aerodinamik şekiller de güneş gölgeleme elementleri olarak ikiye katlanır, soğutma yüklerini% 15'e kadar kesim.

Geliştirilmiş Doğal Havalandırma ve Gün Işığı

Helical ve kaset formları genellikle rüzgar kaynaklı baskı diferansiyellerinin hava akışının sürmesine yardımcı olabilecek, mekanik havalandırma ihtiyacının azaltılmasına yönelik olarak sıklıkla fırsatlar yaratır.Shanghai Tower'ın ) “sky bahçeleri” yarı iletken baskı diferansiyellerinin hava akımına ihtiyacı olduğu alanlardır.

PedestrianLevel Wind Comfort

Aerodinamik tasarım ayrıca sokak seviyesinde rüzgar ortamını etkiler. Çok-narrow köşeleri tehlikeli bir gustler yaratabilir. Properly tasarlanmış formlar - adım atarak, göz ardı edilebilir ekranlar veya bitkiler - kanal veya yıkılabilir, plazalar ve yanwalks daha keyifli hale getirebilir. birçok şehir şimdi en iyi rüzgar değerlendirme gerektirir.[Dönemli şekilde tasarlanmıştır).

Future rotası ve Gelişen Teknolojiler

Devam eden araştırma noktaları daha akıllı ve uyarlanabilir aerodinamik çözümlere doğru işaret ediyor.

Adaptasyon ve Morphing Facades

Araştırmacılar, yüksek rüzgarlar sırasındaki hataların bozulmasına karşı yapılan teleskoplar veya baskının azaltılmasına uygun olan geri dönüşümlü aerodinamik ciltler , bu tür sistemler sabit şekillerdeki yükleri azaltabilecektir. Örneğin, yüksek rüzgar algoritmaları sırasındaki hataları dışlayan paneller, kontakt kontrol algoritmaları ve hızlı-resif kontrol algoritmaları gibi.

Şekil Optimizasyonu için Makine Öğrenmesi

Bu AI-yeterli süreçler, rüzgar direnci, yapısal ağırlık, zemin alanı ve estetik kriterleri kullanarak pareto-optimal şekillerini ortaya çıkarabilir. Örneğin, [[Düzücü formlarının ) bükülmesi için ”Morph” kule konsepti) 48 saat boyunca 10.000 CFD simülasyonlar üzerinde kullanılan bir takviye öğrenme aracı kullandı.

Bio-Inspired Aerodynamics

Doğa sürüklenme modellerini sağlar. yunusların ve kamburundaki tüpler ilham vericidir:0) Ön protuberances), yarıkırıklama panellerine kazınmış ve azaltıcı görüntüler.

Yenilenebilir Enerji ile entegrasyon

Aerodinamik şekiller rüzgar türbinleri veya fotovoltaik paneller içerebilir.TheETHFLT:0)Strata SE1), Londra'da bina şekline güvenen üç entegre rüzgar türbini vardır. Future kuleleri, vibiyal enerjiyi hasat etmek için lazoelektrik malzemeleri gömebilir veya façade mikro-turbinler sürmek için baskı farkı kullanabilir.

Aerodinamik Tasarımda Zorluklar ve Kıtlar

Yararlılara rağmen, aerodinamik şekillendirme ticaret yapmadan değildir.

Sonuç: Geleceğin Gökyüzü

Aerodinamik tasarım, 200 metreden fazla bina için standart bir uygulama için niş bir uzmanlıktan taşındı.Endüstriyel formların kombinasyonu, gelişmiş malzemeler ve aktif kontrol sistemleri, göklerin daha az malzeme ve enerji kullanarak yeni yüksekliklere ulaşmalarını sağlar. Hesaplama araçları ve adaptif teknolojiler olgunlaşarak, binalar sadece rüzgara karşı değil, aynı zamanda dikey şehirlerde çalışmakta fayda sağlayacaktır.

Daha fazla okuma için, ESRAT:0)Küresel Binalar ve Şehir Habitatı (CTBUH)[Uygunluklar için 1) ve )ASCE[DDDDDD[DÜDÜDÜDÜDÜSTRÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ