文丨熊宝包
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限制人类建筑高度的,从来不是材料的承受能力;理论上来说只要承重结构合理,人类的建筑可以堆10000多米高而不坍塌。
但是,目前为止人类最高的建筑是哈利法塔(迪拜塔),它的高度是828米,还没有突破1000米的高度,原因和大自然随处可见的风有关。建筑越高,刮大风时它所要承受的横向力量就越大。
遇到刮台风的天气,很多摩天大楼都会出现晃动的情况。比如我国第一高楼——上海中心大厦。它高632米,重量接近90万吨。就这么一个钢铁和混凝土构成的巨物,在强大的台风面前,依然会出现晃动。
2019年台风利奇马登陆期间,出现过单边晃动超70厘米的峰值。也就是说,它来回摆动的幅度,已经超过1.4米。虽然1.4米的摆动幅度,只出现了短短的几秒钟;但对于一些结构不合理、材料强度不够的建筑来说,这个幅度已经足以致命。
13级台风烟花登陆,上海中心大厦如何抵抗?
台风烟花是2021年第6号台风烟花,7月21日被中央气象台升级为强台风,中心最大风力达到14级,风速42米每秒。
尽管在登陆的时候,烟花已经有所削弱,但依然是13级的强台风,中心附近最大风力13级(38米/秒)。7月25日、26日,烟花在我国浙江、江苏一带登陆,带来10-12级的大风和强降雨。
而上海,也在烟花的影响范围之内。根据气象局给出的云图资料,上海市位于烟花的10级风圈内,虽然不是正面迎来台风的冲击,但就这么蹭一下的风力,依然强得吓人。
所以当台风烟花登陆的时候,上海中心大厦在强风的冲击下出现晃动。根据上海中心大厦的工作人员介绍,这一次的台风不会对大厦产生太大的影响。目前来说,上海中心大厦虽然出现晃动,但依然保持平稳。
这主要得益于大厦内部的镇楼神器——上海慧眼阻尼器。
阻尼器是摩天大楼抗台风的神器
阻尼器,简单来说就是一种阻碍运动的装置,它可以提供一定的阻力,消耗掉作用在物体上的能量。安装在大楼内的阻尼器,整体来看就像是悬挂起来的钟摆;当大楼摆动的时候阻尼器就会开始工作,消减大楼的摆动。
台风烟花登陆的时候,让上海中心大厦的阻尼器开始工作并产生一定的晃动。不过面对10级的大风,上海慧眼阻尼器有能力让大楼保持基本的稳定,楼内人员几乎不会感受到大楼的晃动。
上海慧眼是一个重达1000吨的庞然大物,被放在大楼的125-126层,而且是对外开放的;它是目前世界上最重的阻尼器,同时也是首款采用了电磁原理的阻尼器。据称,在上海慧眼的保驾护航下,中心大厦正面可以抗住15级的大台风。
另外,根据工作人员的说法,自从2016年投入使用以来,上海慧眼阻尼器的晃动幅度还没有达到摆动极限!和台风利奇马相比,烟花的强度还要弱一点,并不会给上海中心大厦带来太多的影响。
除了阻尼器之外,大厦的外观也是抗风神器
不知道大家有没有注意过,很多新建成的摩天大楼,外观基本都很有特点,不再是方方正正的矩形立方体。而将大楼的外观设计地更有特点,不仅仅是为了美观更是为了抗风。
还是用上海中心大厦举案列,它整体来看呈螺旋上升的姿态。资料显示,中心大厦每上升一层就会扭曲1°,整栋大楼扭曲了约120°,使得楼面看上去更有设计感和美感。这种柔和的设计能减少24%的阻力,大大提高抗风能力。
除了扭曲的身姿外,中心大厦的侧面还设计了一条跟随楼面一起扭曲的凹槽。当大风刮过的时候,这条凹槽就可以把一部分风引导出去,降低风阻。
除了流线型的设计外,减小上层建筑的体积也是提高抗风能力的方法。很多摩天大楼,基本都是下面大上面小。最典型的就是迪拜塔,层层递进,到了最上层就剩一小栋建筑了。建筑面积小,受力面积也就对应地变小,风的阻力也就变小。
写在最后
综上所述,上海中心大厦面对这次的台风烟花,简直不要太轻松。毕竟烟花的强度最大是14级,2019年利奇马最大达到16级‘’那一年,中心大厦出现了1.4米的最大摆动幅度。
而根据设计师的介绍,阻尼器上海慧眼的最大摆动幅度是2米。很显然,烟花并不具备这种实力。
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