镇楼神器:风阻尼器
台风“贝碧嘉(英语:Typhoon Bebinca,中国台湾译名:贝碧佳,国际编号:2413,联合台风警报中心:14W,菲律宾大气地球物理和天文服务管理局:Ferdie)”于2024年9月10日晚间在西北太平洋洋面上生成。而后其逐渐向西北方向行进发展增强并趋向华东沿海,期间其环流一度因切入副热带高压、受到冷空气侵蚀而有所减弱,强度持续缓慢增强。
今日凌晨,该台风被中央气象台升格为强台风级,并于7时30分前后以强台风级(42米/秒)登陆上海浦东临港新城,成为1949年以来登陆上海的最强台风。各种网络平台上,登载了不少台风横扫上海的画面及小视频。而我们担心的是位于上海的世界级摩天大楼能否经受住台风的正面“吹捧”,能否扛住“贝碧嘉(澳门人非常喜爱的一种甜品牛奶布丁)”的甜度。
现今世界上超高层建筑遍地开花。超高层建筑的建造是多个领域高新技术的综合体现,其中建筑物结构之设计最为重要。要确保安全,还必须考虑居住上的舒适性,在遇较大风力时能减小建筑物的摇晃。故此,被誉为“镇楼神器”的调谐质量阻尼器广泛应用开来。
阻尼,是音译过来的汉语术语,它原本的意思是“缓冲”。阻尼,在物理学上是指力的衰减和能量的耗散。顾名思义,阻尼器是一种为了消耗能量而制造的大型设施。它的原理是通过自身的运动产生阻力,来使强风或者地震波的能量达到耗散。
在中国第一个安装风阻尼器是台北的101大厦。台北的101大楼是在88-92楼层挂置一个重达660吨的巨大钢球,利用摆动来减缓建筑物的晃幅。上海环球金融中心是位于中国上海陆家嘴的一栋摩天大楼,2008年8月29日竣工。是中国目前第3高楼、世界第5高楼、世界最高的平顶式大楼,楼高492 米,地上101层。大楼在90楼(约395米)设置了两台风阻尼器,各重150公吨,使用感应器测出建筑物遇风的摇晃程度,及通过电脑计算以控制阻尼器移动的方向,减少大楼由于强风而引起的摇晃,而预计这两台阻尼器也将成为世界最高的自动控制阻尼器。其运作原理就像身处摇晃小船上的人,将身体朝小船晃动的反方向移动,来取得平衡。如果强风从北面刮来,配重物就好比一个巨大的"钟摆"摆向北面,使风阻尼器会产生一种与风向相反的力量,从而化解建筑物的摇晃程度,抵消强风对建筑物的影响。使用了这一装置之后,能把强风加在建筑物上的加速度降低40%左右,这样一来,即使遭受强风袭击,建筑内的人也基本感觉不到建筑物的摇晃。另外,风阻尼器也可以降低强震对建筑物、尤其是建筑物顶部的冲击。
上海中心大厦,目前被称为中国的第一高楼,它的高度有632米,比101大厦高了124米。上海中心大厦敢于建造这么高的楼,是因为它的风阻尼器技术更上了一个新台阶,用的是电磁原理。目前,世界上任何地方,都还没有用过这种电磁型风阻尼器,中国上海走在了最前面。该结构安装在第126层,中心大厦地上一共128层。这种电磁型阻尼器的全名是“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”,名称太长不太容易记住,但它的重量会让你印象深刻,1000吨!开瓶器大楼的两台重量加起来,只有它的三分之一不到。新技术加上超大重量的阻尼器,足以让上海中心大厦屹立百年不倒。
据央视新闻客户端消息,9月16日,台风“贝碧嘉”过境,上海中心125层的“抗风神器”千吨“阻尼器”开始明显晃动。(2024年9月16日17:57)