台风“烟花”携强风大雨,目前正在长三角一带盘旋徘徊。大风拔树倒屋,一片狼藉,有小区的阳台甚至被风整个吹掉。那么作为中国第一高楼,632米的上海中心大厦,靠什么在强风之中“风雨不动安如山呢”?
原来上海中心大厦有自己独特的镇楼神器:“上海慧眼”。台风烟花来袭期间,镇楼神器会自动开启“镇楼”模式:
“上海慧眼”的设计理念来自《山海经》中的“烛龙之眼”,造型就像一只巨大的眼睛。不过这个眼睛更多像一个装饰品,真正起到镇楼作用的,还是靠位于下方与之紧紧相连在一起的阻尼器:摆式电涡流调谐质量阻尼器。
整套系统可以抗7级地震和12级台风,重达1000多吨,是目前为止世界上最重的一套阻尼器。由12根吊索、质量块、阻尼系统和主体保护系统四部分,组成一个巨大的复摆,通过与主体结构的共振,可以有效抵御由强风或地震带来的晃动。可以通过简单的实验来了解一下阻尼器对抗晃动的原理。
下图是开启阻尼器后的情形,可以看到晃动已经大幅度减轻了:
事实上,“上海慧眼”阻尼器抗晃系统要复杂得多,技术也先进得多。它最大振幅可以达到2米,能最大限度降低强风下高楼的晃动幅度。但实际运营过程中,还从未到达过最大振幅。2018年在台风“利奇马”袭击上海时,阻尼器摆幅达也才是40厘米至50厘米左右,在这个阻尼器强大扶持之下,人们就算处在632米高的中心大厦顶楼,也几乎感觉不到摇晃。有不少人觉得奇怪,在上海陆家嘴这个寸土寸金的地方,上海中心大厦为什么要拿出4~5层的楼层来安装重达1000多吨的东西?工程师说,如果没有“上海慧眼”,那么就必须要花更多的钢材和更加复杂的结构来维持大楼的稳定性,而且其安全性并没有安装有阻尼器的系统高。总体上说,安装这套系统后,大楼重量更轻,结构也更加安全。
前不久深圳赛格大厦的晃动就格外引人关注,这座建于20多年前300多米高的大楼因为莫名其妙的晃动搞得人心惶惶,有人建议,解决问题的最好办法就是加装一套阻尼器。
位于美国波士顿的汉考克大厦就碰上类似的问题。这栋建于1976年的大厦高达241米,然而,住户入住不久之后就反映说经常会因为摇晃而感到头晕不适。后来工程师在顶楼加装了两个几百吨重的大铅块,就把问题彻底解决了。
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