上海中心大廈是我國第一高樓,總高度為632米,也是上海市的地標(biāo)性建筑。
在大廈的125層和126層之間,安裝了一個重達1000噸的大鐵球,這里被稱作上海慧眼,是游客的打卡地點。
好好的一座大樓,為什么要裝上一個巨大的鐵球呢?它到底有何作用?
大家好,我是顏值與才華并存的二狗子,著名作家魯樹人曾經(jīng)說過,看完點贊、關(guān)注和轉(zhuǎn)發(fā)的人,會變得越來越好看哦。
樓欲靜而風(fēng)不止
現(xiàn)代化建筑有兩大特點,其一是密集其二是高度。密集就不用多說了,哪怕是18線的小城市,也是密密麻麻的高樓大廈。
重點來說說高的特點,可以說是高聳入云,超過200米的大廈比比皆是,一般的住宅樓都超過了100米。
全國共有70多個超過300米的建筑,深圳以17個位居榜首,深圳第一高樓是平安金融中心,總高度為599米。
上海的摩天大廈不多,但是上海中心大廈一直霸占全國第一的位置,在全世界也是排第二,世界第一是迪拜的哈利法塔,總高度為828米。
摩天大廈是越建越高了,雖然看起來很有面子也很壯觀,但同樣也存在一個問題,那就是高樓頂部會晃動!
而且是越高晃動幅度越大,要是遇到刮大風(fēng)的天氣,晃動的就更加厲害。
據(jù)報道,迪拜的哈利法塔,在刮風(fēng)時晃動距離可達3米!
上海中心大廈也會晃動,雖然沒有迪拜塔那么夸張,但最大也能達到0.8米左右,人會有明顯的不適感。
高樓大廈都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),為什么會發(fā)生晃動呢?
這不是大樓設(shè)計和修建存在問題,而是一種正常的物理現(xiàn)象,任何一棟高樓只要達到一定高度,頂樓都會發(fā)生晃動。
這種現(xiàn)象被稱為“共振”,即一個物體受力后,會出現(xiàn)周期性的擺動,而高樓就是被風(fēng)吹得晃動。
可能大家還是不太能理解,鋼筋混凝土的高樓大廈,怎么會被風(fēng)吹動呢?
舉一個簡單的例子,一根1米的鋼筋能立起來,一根三米的鋼筋也能立起來,但是10米的鋼筋就不太好立起來,它會發(fā)生彎曲和變形,輕輕一用力就會發(fā)生晃動。
如果把摩天大樓比作鋼筋,也是一樣的道理。
大樓晃動會影響安全性嗎?
大樓晃動不會造成安全危機,不會晃得大樓才會有隱患,因為晃動是在抵消受到的風(fēng)力,不晃就容易出現(xiàn)“剛而易折”的情況。
但是這種風(fēng)力共振是左右晃動,如果出現(xiàn)的是上下抖動,那你可就要注意了,那有可能是地基出了問題,這是個相當(dāng)危險的信號。
風(fēng)力共振產(chǎn)生的晃動,雖然不會有危險性,但頂樓的人有明顯的眩暈感,會嚴(yán)重影響人的舒適性。
從上個世紀(jì)70年代以來,建筑工程師一直在尋求解決的辦法,美國地震研究中心做出了突破,他們聯(lián)合土木工程的專家做了大量試驗,給摩天大樓安裝上了阻尼器。
阻尼器就是一種運動消耗能量的裝置,一直應(yīng)用于航空、航天、軍工和汽車等領(lǐng)域。
阻尼器應(yīng)用到建筑業(yè)得到迅速發(fā)展,不但可以抗地震還可以抗風(fēng)振,這種也被稱為調(diào)諧質(zhì)塊阻尼器。
它的作用原理相當(dāng)簡單,它是由金屬物制成的鐵球,像鐘擺一樣懸掛于大樓的頂部,當(dāng)大樓發(fā)生晃動時,阻尼器就會反方向擺動,以卸力從而減小大樓擺動的幅度。
如今超過300米的建筑物都會安裝阻尼器,上海中心大廈的阻尼器安裝在125層到126層之間,就是那顆重達1000噸的大鐵球。
這個阻尼器由四個部分組成,即吊索、質(zhì)量塊、阻尼系統(tǒng)和保護系統(tǒng),共同組成了一個巨型復(fù)擺,保障上海中心大廈的安全,即便臺風(fēng)來了也不怕。
臺風(fēng)安比登錄上海時,上海中心大廈的晃動幅度僅為45厘米左右。
許多人擔(dān)心阻尼器這么重,會不會把大廈壓塌呢?這點擔(dān)心是多余的。
阻尼器的重量要和大樓重量匹配,一般為大樓重量的0.1%。所以大樓完全可以承受阻尼器的重量。
上海中心大廈的阻尼器有八根吊索,每根吊索可以承重2000噸以上,吊起一個1000噸的阻尼器還是挺輕松的。