“抗风神器”如何稳住高层建筑
今年第13号台风“贝碧嘉”的中心于16日在上海浦东临港新城登陆,这场台风被誉为“自1949年以来登陆上海的最强台风”,随着台风来袭,上海著名的地标建筑——上海中心大厦的千吨级阻尼器在强风中摇摆的画面也在社交媒体上广泛传播,阻尼器究竟是如何在高层建筑的抗风中发挥作用的呢? 社交媒体上的视频显示,“贝碧嘉”登陆时,其中心附近的最大风力达到了14级,上海中心大厦位于125层的阻尼器出现了明显的来回摆动,在高层和超高层建筑中,由于高空风速的影响,建筑容易产生晃动,这种晃动不仅会增加结构的疲劳、降低建筑物的安全性,甚至可能导致高层住户出现眩晕,如何利用物理原理减少振动反应、降低结构疲劳,成为超高层建筑抗震设计中的重要技术问题,而阻尼器正是针对性的解决方案之一。 当强风作用在高层建筑上时,阻尼器会随之产生反向运动,以抵消建筑的摆动,利用自身的庞大重量,阻尼器能够有效地对抗风力对建筑物造成的影响,从而减缓大楼的晃动,工程结构与抗震隔震减震控制专家、中国工程院院士周福霖曾详细介绍过阻尼器的三种主要形式,其中包括在大楼的支撑柱之间加入交叉斜撑、在墙体中加入黏滞材料以及在建筑物顶端吊挂质量块等。 上海中心大厦采用的是先进的“电涡流摆设式调谐质量阻尼器”,其核心部件重达1000吨,由12根长25米的钢索吊住,是目前世界上最重的摆式阻尼器质量块,当质量块与通过永磁体形成的磁场一起摆动时,便与其下方固定的导体产生相对运动,从而在导体中产生电涡流,这种电涡流在切割磁力线时,会产生与导体或磁场运动方向相反的阻力,从而实现减震耗能的作用,这种阻尼器具有响应灵敏度高、耐久性强、可实现变阻尼和维护成本低的优点,据称,上海中心大厦使用的电磁涡流阻尼器是我国自主研发的首创性技术,能够降低风致峰值加速度超过43%,使大厦内90%的人感受到较大的舒适度。