據中國新聞網7月11日報道,當天下午4時左右,地處上海浦東陸家嘴的中國第一高樓,總高度632米上海中心大廈,感受到了臺風“巴威”的風力。
位于大廈583米高處的“鎮樓神器”,重達1000噸的阻尼器出現明顯擺動。畫面傳開后,不少人看著視頻心里發慌,樓頂那么大一個阻尼質量塊晃來晃去,這樓還穩不穩?
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其實恰恰相反,阻尼器擺得越厲害,大樓反而越安全。
很多人以為阻尼器晃動是“樓要倒了”的信號,事實正好反過來,阻尼器晃動,說明它正在努力工作,把大樓從危險中拉回來。
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臺風“巴威”來勢洶洶,據上海市氣象臺預報,“巴威”于11日夜間至12日凌晨在浙江沿海登陸,登陸強度為強臺風級到臺風級(13至14級)。
7月11日23時20分前后,“巴威”在浙江臺州玉環坎門登陸,登陸時中心附近最大風力13級(40米/秒),中心最低氣壓955百帕。
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登陸玉環后,又于7月12日0時前后在浙江溫州樂清清江鎮再次登陸。“巴威”巔峰時期的最大直徑超1500公里,堪稱“巨無霸”,其環流云系會影響我國十多個省區市,致災性非常強。
這種級別的強風作用在632米高的建筑上,樓體必然會產生晃動。如果沒有阻尼器,大樓會像一根巨大的“釣魚竿”一樣大幅度搖擺,里面的人頭暈目眩,結構本身也在反復承受疲勞應力。
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上海中心大廈的阻尼器本質上是一個調諧質量阻尼器,學名“擺式電渦流調諧質量阻尼器”,重達1000噸,是目前世界上最重的擺式阻尼器質量塊。
它由12根長25米的鋼索吊在大廈125層至126層之間,離地高度583米。
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當強風吹動大樓向某一側擺動時,這個千噸重的阻尼質量塊因為慣性會向相反方向擺動。大樓往東晃,阻尼器就往西擺;大樓往西晃,阻尼器就往東擺。
這就像你站在搖晃的吊橋上,身體朝吊橋晃動的反方向移動來保持平衡。阻尼器就是大樓的“平衡身體”。
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通過這種反向擺動,阻尼器產生一個與風力方向相反的力,直接抵消掉大部分晃動能量。同時,阻尼器內部的電渦流系統會把機械能轉化為熱能消耗掉,能量被“吃掉”了,大樓自然就穩了。
上海中心大廈是全球首座采用電渦流阻尼技術的超高層建筑,相比傳統機械阻尼器,電渦流模型性能更好、維護成本更低。
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上海中心大廈這臺阻尼器,有三個關鍵數字。
1000噸,這是目前世界上最重的擺式阻尼器質量塊。1000噸是什么概念?相當于約200頭成年亞洲象的重量,占整座大廈總重量的0.118%。
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這么大的質量掛在583米高空,靠的就是慣性,質量越大,反向擺動產生的抵消力就越強。
2米,這是阻尼器單邊擺幅的極限,一旦擺動幅度超過2米,限位保護裝置就會將其鎖定,保護大樓結構及周邊裝飾部件不受撞擊。7月11日下午的擺動雖然“明顯”,但遠沒有達到極限。
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歷史上最大的一次發生在2019年臺風“利奇馬”期間,阻尼器單邊擺幅超過50厘米,瞬時峰值一度達到70厘米。2024年臺風“貝碧嘉”期間,擺幅達到約1米。
43%,這臺由我國自主研發的電磁渦流阻尼器,可以降低風致峰值加速度超過43%,讓大廈內90%的人感受到較大的舒適度。
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換句話說,如果沒有阻尼器,超過43%的額外晃動會直接作用在大樓和里面的人身上。早在2021年臺風“煙花”期間,阻尼器就起到了關鍵的減振減擺作用。
摩天大樓能在臺風中安然無恙,靠的不是運氣,是一整套精密的工程計算。
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上海中心大廈獨特的螺旋上升造型,本身就是一種抗風設計,風順著螺旋面滑過去,而不是正面硬撞。這相當于給大樓穿了一件“滑溜溜的外套”。
大樓的主體結構在設計時就考慮了極端風荷載,就算阻尼器完全失效,大樓也不會倒塌。阻尼器的作用不是“保命”,而是“保舒適”,讓里面的人不至于暈船。
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阻尼器,它削減的是晃動幅度,優化的是使用體驗。上海理工大學物理系副教授田偉打了個比方:阻尼器就像搖晃的吊橋上的人,通過反向移動來取得平衡。
這些防線疊在一起,臺風來了,大樓當然不慌,當強風來襲時,裝置使用傳感器探測風力大小和建筑物的搖晃程度,通過計算機控制配重物體向反方向運動,從而降低建筑物搖晃程度。
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上海中心大廈的阻尼器不是第一次在臺風中“上崗”。每一次臺風來襲,它都用實際行動證明了自己的可靠性。
2024年9月,第13號臺風“貝碧嘉”(強臺風級)登陸上海,為75年來登陸上海的最強臺風。
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上海中心大廈里,千噸阻尼器擺動明顯,大廈頂部最大晃動達1.4米,阻尼器擺幅超1米,成功化解強風威脅。
2021年7月,臺風“煙花”給上海帶來明顯的風雨影響,高達632米的上海中心大廈在臺風天里能夠保持穩定,位于126層的“電渦流擺設式調諧質量阻尼器”起到了關鍵作用。
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2019年,超強臺風“利奇馬”來襲,阻尼器單邊擺幅超過50厘米,瞬時峰值一度達到70厘米,擺幅創下上海中心大廈啟用以來的最大紀錄。
這些實戰數據證明了一個簡單的事實:阻尼器擺動幅度越大,說明它吸收的能量越多,大樓反而越安全。
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不只是632米的上海中心,很多100米以上的高層住宅都裝了阻尼器,只是規模小得多。臺風天你在家里感覺“還行”,背后可能就是頭頂某個角落里的阻尼器在默默工作。
坐電梯的體驗跟阻尼器直接相關,大樓晃動越厲害,電梯導軌的變形就越嚴重,電梯故障率就越高。阻尼器穩住了大樓,也就穩住了你每天上下班的電梯。
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臺風天你在手機上刷到的“阻尼器擺動視頻”,恰恰說明這棟樓很安全。阻尼器擺動幅度越大,說明它在拼命吸收能量。真正危險的,是阻尼器紋絲不動,那意味著能量全由大樓結構硬扛了。
為了應對臺風“巴威”,截至7月11日21時,上海全市共組織轉移29.97萬人,啟用905處防汛避災安置場所。
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全市進入24小時全天候值守狀態,衛健系統近19萬名醫務人員在崗待命,另有2萬余名醫護后備力量隨時增援。你看到的是阻尼器在擺,你看不到的是整座城市在運轉。
臺風“巴威”來了,阻尼器擺起來了,社交媒體上有人慌,有人拍視頻當奇觀。但真正懂行的人看到阻尼器擺動,心里是踏實的,它動得越厲害,說明它保護得越到位。
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1000噸的阻尼質量塊掛在583米高空,12根鋼索吊著,極限擺幅2米,能削減43%的晃動。
這一串數字背后,是一整套中國自主研發的工程技術,從臺北101到上海中心,從機械阻尼到電渦流阻尼,技術一直在迭代。
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有人問:阻尼器擺到2米會怎樣?答案是不會怎樣,限位保護裝置會把它鎖住,大樓毫發無傷。
當年“利奇馬”擺到70厘米,“貝碧嘉”擺到1米,大樓穩如泰山。這套系統從2019年到2026年,經過了無數次實戰檢驗。
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臺風每年都來,阻尼器每年都擺,它擺一次,就證明這套系統管用一次。
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