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上海中心大廈高632米 強風中曾擺動超1米 能扛得住嗎?

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強台風“煙花”路徑終於清晰了,據預測,“煙花”將會在25日下午到夜間在
浙江舟山到三門一帶沿海登陸(台風級或強台風級,12-14級,33-42米/秒),登陸之後或會繼續深入內陸,也可能會再次被拉扯回海上。

目前,“煙花”正在浙江省象山縣東南方大約310公裏的東海南部海麵上,強度等級為強台風級,中心附近最大風力13級(40米/秒),預計將會以每小時15公裏左右的速度,向北偏西的方向移動,並逐漸靠近我國。

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我們都知道,東部沿海地區是我國經濟發達地區,人口密度也最大,這裏有許多高樓大廈,尤其是上海。上海的陸家嘴坐落了許許多多的高樓,如果台風襲擊了上海,這些高樓如何抗風呢?

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上海中心大廈

在上海陸家嘴的眾多高樓大廈中,上海中心大廈是最高的,它同時也是目前我國第一高樓,高度達到了632米,是全球第二高樓,僅次於阿拉伯聯合酋長國迪拜的哈利法塔(828米)。我們就以上海中心為例。

和普通的建築物不同,高度超過500米的高層建築物,所受到的風速要大一些,一般要比地麵大2~3級。如果風速足夠快,就有可能使得整個大廈搖晃起來,這是避免不了的。因此,具備很強的抗風能力是十分必要的。

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在每年的6-9月之間,我們國家東部沿海地區,都有一定的概率遭受到台風的侵襲,上海正好就位於這個區域。因此,上海每年都有一定的概率會遭受台風的襲擊,這就對上海建築物的抗風能力提出了很高的要求。

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不僅如此,上海市是一個衝積平原,說白了就是由於長江不斷攜帶入海的泥沙沉積而成,上海的西部區域是大概在7000年前才逐漸形成的,而東部地區是在2000年前開始慢慢形成的。因此,上海的土層相對於內陸地區要鬆軟一些。如果處理不當,就有可能重蹈比薩斜塔的覆轍。

工程師首先要建設一個足夠牢固的地基,主要采用的辦法就是把幾十米長的樁子直接打入到土層當中,然後在樁子上方澆築出一層底板,底板上再放上筏板,這樣就可以解決地基不牢固的問題。

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為了提高上海中心大廈的抗風能力,在設計外形時,設計師采用的外立麵是倒圓角的三角形,這可以減少24%的風荷載。不僅如此,在設計主體機構時,采用的是巨型的框架加上核心筒以及伸臂桁架的方式,這樣可以最大化增加上海中心大抗風能力。同時它采用的是懸掛結構、徑向撐杆以及水平斜撐的支撐體係的外幕牆,同時配合可伸縮的支座,這些都可以大大減少上海中心大廈主體結構和幕牆結構的形變差,這些設計都可以有效減少風對於上海中心大廈的影響。

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阻尼器

即便是這些設計都用上了,在風力很大時,上海中心大廈依然還是會出現搖晃的情況,搖晃甚至可以達到很誇張的程度,甚至是超過1米以上的橫向擺動。據說在台風的時候,這種橫向擺動可以達到1.4米。如果就這樣放任不管,在樓裏的人會頭暈目眩。為了消除搖晃,就需要采用阻尼器。

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在上海中心大廈的125層,就安裝了一台擺式電渦流調諧質量阻尼器,重量達到了1000噸。這台阻尼器主要由主體結構保護係統、阻尼係統、吊索、質量塊共同組成的。阻尼器是無法直接用來阻擋風力的,它的原理是:利用共振來消除搖晃。具體來說就是,製造一個反向的搖擺,來對衝大樓自身的橫向搖擺。

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如果上海中心大廈遭受台風時,阻尼器就會開始工作,利用質量塊和吊索製造成一個巨型的複擺,這個巨型複擺在台風來臨時,會給上海中心大廈提供一個反向的搖擺來對衝上海中心大廈自身的橫向搖擺,以此來增強上海中心大廈的抗風能力,這就使得在強大的風力下,上海中心大廈也能如履平地。

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總結

上海中心大廈之所以可以抵抗台風,主要是優化了結構設計,並且最大程度地減少風載荷,同時還采用了阻尼器,通過阻力器的反向搖擺對衝橫向擺動,就可以有效地抵擋台風。

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