同样的,作为中国第一高楼的上海大厦也必须解决“随风摆动”这一问题,总高达到632米的上海大厦,在多方面的设计都考虑了地震和大风导致的摆动。
首先是它的建筑外形,采用的不是通常超高建筑的多面体或者三角,而是一个扭曲的复杂曲面形状,随高度上升每层扭曲角度接近1度,这样的设计能减缓甚至避免脱体涡流的发生,也就能减缓建筑的晃动。
尽管在外形优化后的上海中心大厦将大风引起的晃动降到了最低,但架不住其整体迎风面积达 层高太高的因素,因此晃动仍然是不可避免。
此时,风阻尼器又发挥了自己的功力,“上海慧眼”是上海中心大厦的主动抗风抗震的阻尼设计,但很抱歉这只是一个艺术表现而已,而真正的抗震抗风设计原理并不在此,真正阻尼位置就在“上海慧眼”的下方。
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这个主阻尼器的总质量达到了1000吨,安装位置是在距离地面584米,位于126层的大楼顶部,2019年8月份的“利奇马”台风袭击了上海,这场台风的风力达到了12级以上,使位于上海浦东新区的上海中心大厦也接受了这场台风的洗礼。
大厦中的风阻尼器单边摆动的极限是2米,因为“利奇马”的影响,风阻尼器的单边摆动已经超过了50厘米,瞬间峰值甚至一度达到了70厘米,创下了上海大厦自启动以来摆动的最大幅度,足以可见阻尼器的威力。
与上海大厦不同,上海环球金融中心则是采用了两个重达150吨,长宽各有9m的“大家伙”,这两个风阻尼器的外部是3层蓝色的钢质框架,中间桔红色的是用钢索悬吊的重100多吨的配重物,这个配重物是与环球金融中心本身自振频率相一致的振动体。
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在配重物的下面安装了驱动装置,通电后,一旦建筑物因强风产生的摇晃可以通过传感器传至风阻尼器,此时风阻尼器的驱动装置,会控制配重物的动作进而降低建筑物的摇晃程度,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。
看了这么多正确案例,我们再回到开始的那个事件,既然风阻尼器在应对强风如此有效,那赛格大楼为何还会发生晃动呢?
经过官方调查结果确定,赛格大楼并没有安装风阻尼器,这便一石激起千层浪,细究起来,应该源于当时的设计结构局限,毕竟专业的结构师都给了赛格大厦不差的评价,所以说当时没有安装风阻尼器应该也是充分考虑过的。
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但这一次的晃动让我们不禁产生另一个疑问,现在的赛格大厦还能安装风阻尼器吗?
实际上风阻尼器的安装和设计都要与大楼本身的参数高度匹配才行,它的重量一般在大楼重量的1%左右,如此重物并不是你想安装就能安装的,且风阻尼器是一个完整的系统,涉及传感器和自动控制系统。
虽说是否加装一个确实可能解决此问题,但如何加装,是否加装都还是一个值得考量的问题,现在,阻尼器在很多行业和领域都有广泛的应用,例如汽车上安装阻尼器能有效减少车体的振动,在发生碰撞时也能在抵消一部分的动能,减少车内的晃动,保证人员安全。
后来,才慢慢将阻尼器用于建筑物的减震效能上,风阻尼器除了在强风来临时减少楼体晃动,还能在地震时起到一定的作用,它能降低强震对建筑物顶部的冲击,随着科技的发展,风阻尼器的使用也将日渐普及。
我们的生活只会越来越安全,也越来越向前!