“硬刚” 14 级台风,这种“抗风神器”如何守护摩天大楼?
台风来袭时,我国东部南部沿海城市接连受到强台风的袭击,带来了狂风和大量降水。“贝碧嘉”作为登陆上海的最强台风,其中心附近最大风力达到了14级,中心最低气压为955百帕,社交媒体上流传的视频显示,上海著名的地标建筑上海中心大厦的阻尼器在台风登陆时出现了明显的来回摆动。
文章从多个角度对台风天大楼摇晃的现象进行了解释和科普,首先介绍了大楼在遭遇台风和地震时会产生往复的动力变形,这是结构物振动不可避免的结果,实际上在平时,大楼也会有振动,只是振动的幅度很小,人们很难注意到,而在台风、地震这样的强烈荷载作用下,大楼的振动幅度就会相应增加。
文章指出,大楼动工前都要进行结构设计,工程师会根据地理位置预估可能承受的外荷载,并进行相应的设计,在沿海强风地区,风荷载往往是结构设计中的控制性因素,因此工程师们会采用抗风设计,确保结构在风荷载作用下不会发生倒塌、开裂等,但是为什么身处大楼内的自己感受不到摇晃呢?这是因为影响人体舒适度的主要因素有振动频率、振动加速度和振动持续时间,结构的振动频率很难调整,所以结构设计中一般采用限制结构振动加速度的方法来让人感觉更舒适。
阻尼器是减少振动反应、降低结构疲劳的重要装置,早先在航天、航空、军工、枪炮、汽车等行业有广泛应用,高层和超高层建筑容易在高空风速影响下产生晃动,不仅会增加结构疲劳、降低建筑物安全性,甚至会让高层住户产生明显的眩晕,因此利用物理原理减少振动反应是超高层建筑抗震设计中的关键技术问题之一。
文章还提到阻尼器的工作原理以及不同类型阻尼器的特点,上海中心大厦安装的阻尼器属于电涡流调谐质量阻尼器,是我国的一项创新技术,这种阻尼器可以降低风致峰值加速度,降低的幅度超过43%,可以令大厦内90%的人感受到较大的舒适度。
这篇文章为读者科普了台风天大楼摇晃的原因以及阻尼器的作用等知识,让人们更加了解这一现象,并消除了不必要的恐慌。