10级大风:上海中心大厦摇摆了1.4米,是如何抵抗住台风烟花的?
7月25日至26日,台风烟花两次登陆浙江,狂风肆虐,10级风圈影响上海等多地,一时间天空黑云压城,局部地区暴雨磅礴,宛如电影灾难大片。
上海作为我国最为发达的城市,这里摩天大楼可以说是数量众多,高耸入云,面对来势汹汹的台风,不少人担心这些大楼的安全问题,烟花过境,摩天大楼是否能安然无恙呢?
上海最高的大楼,也是中国最高的大楼——上海中心大厦,在此次台风中备受人们的关注。上海中心大厦位于上海市浦东新区陆家嘴金融贸易区,东泰路、银城南路、花园石桥路交界处,总建筑高度约632米,重达85万吨。
其主体形状为内圆外三角,它是一座综合性超高的建筑,主要用于办公,其次为酒店、会展、观光娱乐等,大厦自2015年投入使用,每日人流量达2-3万人次,可想而知一旦此大厦出现安全隐患,那后果将不堪设想,那么此次的超强台风烟花是否会对其造成影响呢?
上海中心大厦独特的造型及特有的定楼神器,让其在台风中岿然不动。
从顶部看,上海中心大厦的外形呈螺旋上升状,随着高度的上升,每层发生扭曲约1度,这种形状设计的目的是减缓风流,风环绕建筑时会形成涡旋脱落效应,漩涡脱落为横向流诱导振动的主要原因之一,会导致摩天大楼剧烈晃动,而这种形状可以使侧力减少24%,这是上海中心大厦对抗台风的至关重要的一点。
在外形设计上同样有优势对抗台风的,还有台北101大厦的外形,台湾本就处于地震带上,每年夏天都会受到太平洋上形成的台风影响,防震和防风是台北101建筑所需克服的两大问题,为了抗震台北101大厦外围有8根钢筋的巨柱组成,增强了大厦的弹性,达到减震的目的,但是弹性的增加,让大楼面临微风冲击即有晃动的风险,为此大楼形状设计呈锯齿状,经风洞测试,能减少30%-40%由于风产生的晃动。
定楼神器——阻尼器
上海中心大厦抵御台风的另一个关键点就是镇楼神器,重达1000吨的阻尼器,阻尼器一种利用阻尼特性来减缓机械振动及消耗动能的装置,利用阻尼来吸能减震不是什么新技术,在航天航空、军工、枪炮、汽车等行业中早已应用各种各样的阻尼器来减振消能。
从二十世纪七十年代后,人们开始逐步地把这些技术转用到建筑、桥梁、铁路等工程中,其发展十分迅速,到二十世纪末,全世界已有近100多个结构工程运用了阻尼器来吸能减震,在我国最有名的阻尼器当属台北101大厦的巨型阻尼器,台北101大厦在88楼到92楼挂了一个重达660公吨的巨大钢球,也是世界上最大的阻尼器。
上海中心大厦的阻尼器——上海慧眼,是我国自主研制开发的世界上首个电涡流摆式调谐质量阻尼器,是一种专门削弱强风环境下高层晃动的专业工程装置,安装在大厦的126层的位置,它的极限摆动幅度可达到2米,可以让上海中心大厦承受15级台风的肆虐,。
2018年台风“安比”登录上海,“安比”最高阵风达14级,上海中心大厦阻尼器摆动幅度达到40-50厘米,2019年的超强台风“利奇马”登录上海,“利奇马”最大风力达到了16级,上海中心大厦阻尼器摆动幅度达到1.4米,截止到现在还没有哪一个台风能够使上海慧眼摆动到极限位置的,烟花虽然来势汹汹,但是其登录上海时,中心速度最大风力为13级,还远不及“安比”和“利奇马”,所以完全不用担心它的安全问题。
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赛格大厦是目前世界最高的钢管混凝土结构大厦,是深圳市跨世纪的标志性建筑。而今年5月份其频繁的晃动引起了人们的不安,当时人们纷纷猜测其晃动的原因,其中较多人认为是其未安装阻尼器的原因。
近日,相关单位负责人和专家对外表示,赛格大厦晃动的原因为:桅杆风致涡激共振和大厦及桅杆动力特性改变的耦合,造成了赛格大厦的有感振动,目前给出的解决措施是拆除桅杆,消除共振,减弱晃动,同时通过大量检测、监测、试验和分析论证,赛格大厦在设计荷载范围内和正常使用情况下主体结构是安全的,可继续使用。
可见赛格大厦与上海中心大厦的晃动,是有本质的区别的,然而我们也不得不思索一点,越来越高的摩天大楼层出不穷,但是摩天大楼的真正作用是什么呢,是为了凸显经济的发展还是为了作为地标扩大知名度?
建筑最终都要回归它的使用属性,一味追求高,可以说不仅失去了建筑的本性,同时一系列的安全问题谁来保障呢?