臺(tái)風(fēng)中，上海中心的阻尼器有節(jié)奏地?cái)[動(dòng)

　　“上?；垩邸笨渴裁聪鳒p晃動(dòng)

　　臺(tái)風(fēng)“煙花”來襲，7月25日，上海中心大廈125層的阻尼器有節(jié)奏地?cái)[動(dòng)，以削減臺(tái)風(fēng)造成的樓體晃動(dòng)，保持申城第一高樓的安全?！版?zhèn)樓寶器”阻尼器靠什么削減高層晃動(dòng)?所有高樓都要裝阻尼器嗎?

　　如何削減晃動(dòng)

　　阻尼是一個(gè)物理學(xué)名詞，指的是力的衰減和能量的耗散，有緩沖的意思。阻尼器是一種提供運(yùn)動(dòng)的阻力以達(dá)到耗減運(yùn)動(dòng)能量的裝置。上海理工大學(xué)物理系副教授、中國(guó)人工智能學(xué)會(huì)科普工作委員會(huì)委員田偉介紹，阻尼器的主要部分是由鋼索懸吊的百噸級(jí)的配重物體，一般懸掛在300米以上。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)來襲時(shí)，該裝置使用傳感器來探測(cè)風(fēng)力大小和建筑物的搖晃程度，并通過計(jì)算機(jī)經(jīng)由彈簧、液壓裝置來控制配重物體向反方向運(yùn)動(dòng)，降低建筑物的搖晃程度。在航天、航空、軍工、機(jī)械等行業(yè)中早已應(yīng)用各種各樣的阻尼器(或減震器)來減震消能。從20世紀(jì)70年代后，人們開始逐步把這些技術(shù)轉(zhuǎn)用到建筑、橋梁、鐵路等結(jié)構(gòu)工程中。

　　“阻尼器的運(yùn)作原理就像身處搖晃的‘網(wǎng)紅橋’(吊橋)上的人，將身體朝‘網(wǎng)紅橋’晃動(dòng)的反方向移動(dòng)取得平衡。”田偉解釋，如果強(qiáng)風(fēng)從某個(gè)方向刮來，配重物就好比一個(gè)巨大的“鐘擺”擺向風(fēng)吹來的方向，使風(fēng)阻尼器產(chǎn)生一種與風(fēng)向相反的力量，從而化解建筑物的搖晃程度，抵消強(qiáng)風(fēng)對(duì)建筑物的影響。使用這一裝置，能把強(qiáng)風(fēng)加在建筑物上的加速度降低40%左右，即使遭受強(qiáng)風(fēng)襲擊，建筑內(nèi)的人也基本感覺不到建筑物的搖晃。

　　“上?；垩邸眲?chuàng)新技術(shù)

　　上海中心的高度達(dá)632米，共128層。上海中心大廈的上層部分，要承受每秒數(shù)十米大風(fēng)的襲擊。尤其當(dāng)臺(tái)風(fēng)來襲，上海中心大廈會(huì)出現(xiàn)大幅度晃動(dòng)，最大幅度可達(dá)1.4米。有人不禁要問，一棟這么高的樓左右搖擺1.4米，不會(huì)倒嗎?

　　田偉介紹，上海中心大廈首次采用電渦流調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，這也是我國(guó)一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，能將大風(fēng)作用在樓宇上的機(jī)械能，通過阻尼系統(tǒng)，最終轉(zhuǎn)化為熱能消散，提升大樓內(nèi)的舒適度。

　　上海中心大廈的阻尼器位于大廈125層，又被稱為“上海慧眼”，它由配重物和吊索構(gòu)成，類似巨型復(fù)擺。這是一個(gè)重達(dá)1000噸的風(fēng)阻尼器，是目前世界上最重的阻尼器，重量約占大廈的0.118%。這個(gè)巨大的阻尼器由12根鋼索吊在大廈內(nèi)部，每根鋼索都長(zhǎng)達(dá)25米?！吧虾；垩邸北话惭b在大廈的倒數(shù)第三和第四層，距離地面583米。

　　根據(jù)上海中心大廈施工方上海建工提供的數(shù)據(jù)，這種阻尼器可以降低風(fēng)致峰值加速度，降低的幅度超過43%，可以令大廈內(nèi)90%的人感受到較大的舒適度。上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院高級(jí)工程師徐建設(shè)表示，如果不安裝阻尼器，那么瞬時(shí)加速度大，人就感覺到晃動(dòng)，會(huì)感覺眩暈，舒適度便會(huì)下降。

　　上海中心大廈阻尼器單邊擺幅的極限是1米。2019年臺(tái)風(fēng)“利奇馬”影響期間，阻尼器單邊擺幅超過50厘米，瞬時(shí)峰值一度達(dá)到70厘米，擺幅創(chuàng)下上海中心大廈啟用以來的最大紀(jì)錄。此次受臺(tái)風(fēng)“煙花”的影響，該阻尼器的擺幅未超過“利奇馬”的影響擺幅。

　　是不是高樓都要裝

　　既然阻尼器可以削減大樓晃動(dòng)，是不是超高層建筑都要裝?專家表示，超高層抗風(fēng)抗震主要依靠大樓結(jié)構(gòu)和外形設(shè)計(jì)，需要“自身硬”。阻尼器的作用更像是“錦上添花”，一方面削減晃動(dòng)、優(yōu)化體驗(yàn)、提高大樓品質(zhì)；另一方面，增加結(jié)構(gòu)的耐久性。根據(jù)我國(guó)相關(guān)規(guī)范，沒有強(qiáng)制大樓安裝阻尼器。田偉介紹，一般來說，建筑物高度超過300米，就應(yīng)安裝阻尼器了。

　　阻尼器有不同的類型。例如，有的國(guó)家多地震，設(shè)計(jì)的阻尼器更多考慮抗震效果。上海多臺(tái)風(fēng)，設(shè)計(jì)的阻尼器更多考慮抗風(fēng)效果，也叫風(fēng)阻尼器。我國(guó)首個(gè)大型風(fēng)阻尼器安裝于臺(tái)北101大廈，它曾是世界上最大的風(fēng)阻尼器，也是全球第一個(gè)作為游覽景點(diǎn)開放的此類設(shè)施。在高樓林立的上海，裝有阻尼器的摩天大樓共有兩棟：上海中心大廈和環(huán)球金融中心。