据中国新闻网7月11日报道,当天下午4时左右,地处上海浦东陆家嘴的中国第一高楼,总高度632米上海中心大厦,感受到了台风“巴威”的风力。
位于大厦583米高处的“镇楼神器”,重达1000吨的阻尼器出现明显摆动。画面传开后,不少人看着视频心里发慌,楼顶那么大一个阻尼质量块晃来晃去,这楼还稳不稳?
其实恰恰相反,阻尼器摆得越厉害,大楼反而越安全。
很多人以为阻尼器晃动是“楼要倒了”的信号,事实正好反过来,阻尼器晃动,说明它正在努力工作,把大楼从危险中拉回来。
台风“巴威”来势汹汹,据上海市气象台预报,“巴威”于11日夜间至12日凌晨在浙江沿海登陆,登陆强度为强台风级到台风级(13至14级)。
7月11日23时20分前后,“巴威”在浙江台州玉环坎门登陆,登陆时中心附近最大风力13级(40米/秒),中心最低气压955百帕。
登陆玉环后,又于7月12日0时前后在浙江温州乐清清江镇再次登陆。“巴威”巅峰时期的最大直径超1500公里,堪称“巨无霸”,其环流云系会影响我国十多个省区市,致灾性非常强。
这种级别的强风作用在632米高的建筑上,楼体必然会产生晃动。如果没有阻尼器,大楼会像一根巨大的“钓鱼竿”一样大幅度摇摆,里面的人头晕目眩,结构本身也在反复承受疲劳应力。
上海中心大厦的阻尼器本质上是一个调谐质量阻尼器,学名“摆式电涡流调谐质量阻尼器”,重达1000吨,是目前世界上最重的摆式阻尼器质量块。
它由12根长25米的钢索吊在大厦125层至126层之间,离地高度583米。
当强风吹动大楼向某一侧摆动时,这个千吨重的阻尼质量块因为惯性会向相反方向摆动。大楼往东晃,阻尼器就往西摆;大楼往西晃,阻尼器就往东摆。
这就像你站在摇晃的吊桥上,身体朝吊桥晃动的反方向移动来保持平衡。阻尼器就是大楼的“平衡身体”。
通过这种反向摆动,阻尼器产生一个与风力方向相反的力,直接抵消掉大部分晃动能量。同时,阻尼器内部的电涡流系统会把机械能转化为热能消耗掉,能量被“吃掉”了,大楼自然就稳了。
上海中心大厦是全球首座采用电涡流阻尼技术的超高层建筑,相比传统机械阻尼器,电涡流模型性能更好、维护成本更低。
上海中心大厦这台阻尼器,有三个关键数字。
1000吨,这是目前世界上最重的摆式阻尼器质量块。1000吨是什么概念?相当于约200头成年亚洲象的重量,占整座大厦总重量的0.118%。
这么大的质量挂在583米高空,靠的就是惯性,质量越大,反向摆动产生的抵消力就越强。
2米,这是阻尼器单边摆幅的极限,一旦摆动幅度超过2米,限位保护装置就会将其锁定,保护大楼结构及周边装饰部件不受撞击。7月11日下午的摆动虽然“明显”,但远没有达到极限。
历史上最大的一次发生在2019年台风“利奇马”期间,阻尼器单边摆幅超过50厘米,瞬时峰值一度达到70厘米。2024年台风“贝碧嘉”期间,摆幅达到约1米。
43%,这台由我国自主研发的电磁涡流阻尼器,可以降低风致峰值加速度超过43%,让大厦内90%的人感受到较大的舒适度。
换句话说,如果没有阻尼器,超过43%的额外晃动会直接作用在大楼和里面的人身上。早在2021年台风“烟花”期间,阻尼器就起到了关键的减振减摆作用。
摩天大楼能在台风中安然无恙,靠的不是运气,是一整套精密的工程计算。
上海中心大厦独特的螺旋上升造型,本身就是一种抗风设计,风顺着螺旋面滑过去,而不是正面硬撞。这相当于给大楼穿了一件“滑溜溜的外套”。
大楼的主体结构在设计时就考虑了极端风荷载,就算阻尼器完全失效,大楼也不会倒塌。阻尼器的作用不是“保命”,而是“保舒适”,让里面的人不至于晕船。
阻尼器,它削减的是晃动幅度,优化的是使用体验。上海理工大学物理系副教授田伟打了个比方:阻尼器就像摇晃的吊桥上的人,通过反向移动来取得平衡。
这些防线叠在一起,台风来了,大楼当然不慌,当强风来袭时,装置使用传感器探测风力大小和建筑物的摇晃程度,通过计算机控制配重物体向反方向运动,从而降低建筑物摇晃程度。
上海中心大厦的阻尼器不是第一次在台风中“上岗”。每一次台风来袭,它都用实际行动证明了自己的可靠性。
2024年9月,第13号台风“贝碧嘉”(强台风级)登陆上海,为75年来登陆上海的最强台风。
上海中心大厦里,千吨阻尼器摆动明显,大厦顶部最大晃动达1.4米,阻尼器摆幅超1米,成功化解强风威胁。
2021年7月,台风“烟花”给上海带来明显的风雨影响,高达632米的上海中心大厦在台风天里能够保持稳定,位于126层的“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”起到了关键作用。
2019年,超强台风“利奇马”来袭,阻尼器单边摆幅超过50厘米,瞬时峰值一度达到70厘米,摆幅创下上海中心大厦启用以来的最大纪录。
这些实战数据证明了一个简单的事实:阻尼器摆动幅度越大,说明它吸收的能量越多,大楼反而越安全。
不只是632米的上海中心,很多100米以上的高层住宅都装了阻尼器,只是规模小得多。台风天你在家里感觉“还行”,背后可能就是头顶某个角落里的阻尼器在默默工作。
坐电梯的体验跟阻尼器直接相关,大楼晃动越厉害,电梯导轨的变形就越严重,电梯故障率就越高。阻尼器稳住了大楼,也就稳住了你每天上下班的电梯。
台风天你在手机上刷到的“阻尼器摆动视频”,恰恰说明这栋楼很安全。阻尼器摆动幅度越大,说明它在拼命吸收能量。真正危险的,是阻尼器纹丝不动,那意味着能量全由大楼结构硬扛了。
为了应对台风“巴威”,截至7月11日21时,上海全市共组织转移29.97万人,启用905处防汛避灾安置场所。
全市进入24小时全天候值守状态,卫健系统近19万名医务人员在岗待命,另有2万余名医护后备力量随时增援。你看到的是阻尼器在摆,你看不到的是整座城市在运转。
台风“巴威”来了,阻尼器摆起来了,社交媒体上有人慌,有人拍视频当奇观。但真正懂行的人看到阻尼器摆动,心里是踏实的,它动得越厉害,说明它保护得越到位。
1000吨的阻尼质量块挂在583米高空,12根钢索吊着,极限摆幅2米,能削减43%的晃动。
这一串数字背后,是一整套中国自主研发的工程技术,从台北101到上海中心,从机械阻尼到电涡流阻尼,技术一直在迭代。
有人问:阻尼器摆到2米会怎样?答案是不会怎样,限位保护装置会把它锁住,大楼毫发无伤。
当年“利奇马”摆到70厘米,“贝碧嘉”摆到1米,大楼稳如泰山。这套系统从2019年到2026年,经过了无数次实战检验。
台风每年都来,阻尼器每年都摆,它摆一次,就证明这套系统管用一次。
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