摘要:台风“桦加沙”裹着咸湿的海风掠过城市那晚,72楼的窗玻璃成了最生动的画布。
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楼晃得越厉害,反而越安全?
揭秘高层建筑“以柔克刚”的智慧
台风“桦加沙”裹着咸湿的海风掠过城市那晚,72楼的窗玻璃成了最生动的画布。
雨线斜斜划过,远处的霓虹在风里揉成流动的光带,连案头那盏台灯,都跟着楼宇的呼吸轻轻晃了晃。
台风天里,合规的晃动是高楼给人的安心信号。
我们总以为“稳如磐石”才是安全,为何在云端之上,“会晃”反而成了守护?
那些在风雨中“柔韧弯腰”的高楼,藏着的正是对抗自然的“以柔克刚”智慧。
01
深圳第一高楼平安金融中心如何防御
超高层建筑安全首重根基。
平安金融中心基坑按国标600米级高楼需30米的要求,一次性开挖至33.4米,创国内该类最深纪录;24根直径9.5米超巨型桩基,打入地下35米岩石层,穿5层地下室与地壳相连,保障建筑稳固。
▲平安金融中心基坑
主体结构采用 “巨型框架・核心筒・外伸臂” 抗侧力体系:8根流线型巨型钢柱从地基贯通至580米高空,支撑68万吨楼体且减少35%风力荷载。
7道巨型桁架 “金腰带” 环抱核心筒与钢柱,增强建筑整体刚性,“8柱7带24桩” 构成抗风 “最强骨架”。
▲平安金融中心结构
针对台风,大楼114层设两台合计1000吨混合式阻尼器,可反向施力减30%晃动。
2018年台风 “山竹” 期间,塔楼顶端摆幅超30厘米且在设计值50%内。其抗风标准为应对平均风速60米/秒、阵风80米/秒的台风。
▲混合式阻尼器
02
广州塔如何在风雨中“站稳”
通常建筑越高,越易受风力影响且让人感知到晃动。
广州塔针对此问题,配备了被称为 “定塔神器” 的被动调谐质量阻尼器——这两个超级大水箱占用109至110两层空间,总重1200吨,相当于5架波音747飞机的重量。
▲被动调谐质量阻尼器
该阻尼器通过固定频率震动,使其自振频率接近大楼自振频率:当大楼向一个方向震动时,阻尼器会向反方向震动,产生反向力以减少大楼晃动,核心利用了共振原理与惯性原理。
而阻尼器产生的反方向拉力,通过将机械能转化为热能、再经散热发散的方式抵消,确保安全。
▲广州塔外观
除阻尼器外,广州塔塔身的镂空设计可让风从镂空处穿过,减轻风力对建筑的伤害。
塔身装有数百个传感器与设备,能实时监测结构受力、变形、环境参数及荷载,及时发现潜在安全隐患并给出维护方案,保障塔身结构稳固。
03
台北101大厦的“心脏”
调谐质量阻尼器是常见的固体阻尼器,当建筑因风力、地震等外力振动时,其质量块会产生与建筑振动反相的运动,借惯性力抵消振动。
同时,质量块与建筑间的阻尼装置会将振动能量转化为热能耗散,实现减振效果。
▲钢球阻尼器
台北101大厦的660吨钢球阻尼器,被称为“风阻尼球”,悬挂于大楼内部。
台风来袭时,这个类似 “建筑心脏” 的巨型钢球摆动幅度可达1.5米,像钟摆一样通过惯性力将建筑 “拉” 回平衡位置,抵消外部干扰。
▲台北101大厦夜景
调谐质量阻尼器的工作原理与高级汽车减震系统相似:汽车遇颠簸时,减震器吸收冲击能量以保证乘车平稳,调谐质量阻尼器则通过类似的能量吸收与耗散逻辑,维持建筑稳定。
▲台北101大厦阻尼器位置
结语
台风退去后再看城市天际线,那些曾在风雨中轻轻晃动的高楼依旧挺拔。
风过时,我们不再会下意识担心“它会不会倒”,反而会想起工程师们画在图纸上的“弹性曲线”。
原来真正的坚固,从不是拒绝所有晃动,而是懂得在合适的范围内“让步”,用柔性化解外力,用智慧守住安稳。
就像生活里那些看似“柔软”的选择,往往不是妥协,而是另一种更长久的坚韧。
资料引述:
1.https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=637316
3.https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5ODA0NzY0MA==&mid=2652083266&idx=1&sn=960eed4d0cbed04b224f0f5ed9da1db6&scene=21&token=1204803281〈=zh_CN#wechat_redirect
来源:景观那些事一点号