14級(jí)臺(tái)風(fēng)來襲！上海中心大廈1000噸阻尼器明顯擺動(dòng)，如何鎮(zhèn)樓

14級(jí)臺(tái)風(fēng)來襲！上海中心大廈1000噸阻尼器明顯擺動(dòng)，如何鎮(zhèn)樓

櫻桃小丸子

大家好我是櫻桃小丸子，每天給大家?guī)碜钚聞?dòng)態(tài) ，內(nèi)容隨緣更，每篇都掏干貨；如果你覺得這些信息對(duì)生活有用，就點(diǎn)個(gè)關(guān)注～

14級(jí)臺(tái)風(fēng)來襲，狂風(fēng)裹挾暴雨掃過城市，一段上海中心大廈內(nèi)部阻尼器擺動(dòng)的視頻在網(wǎng)絡(luò)快速傳播。畫面之中，重達(dá)1000噸的巨型裝置在583米高空大幅度來回晃動(dòng)，視覺沖擊力很強(qiáng)，不少網(wǎng)友看完心里發(fā)慌，產(chǎn)生疑問：千噸重物晃得這么厲害，大樓是不是快要撐不住了？這棟632米的中國第一高樓，靠什么裝置實(shí)現(xiàn)“鎮(zhèn)樓”，阻尼器的擺動(dòng)到底意味著什么 。

很多人對(duì)摩天大樓抗風(fēng)存在認(rèn)知誤區(qū)，覺得高樓就該紋絲不動(dòng)，一旦看見內(nèi)部設(shè)備擺動(dòng)，就直接和建筑危險(xiǎn)畫上等號(hào)。事實(shí)恰恰相反，阻尼器肉眼可見的擺動(dòng)，正是這套“鎮(zhèn)樓神器”全力工作的表現(xiàn)。今天我們拋開晦澀的工程術(shù)語，用大白話講清楚這套國內(nèi)自主研發(fā)的電渦流擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，它的構(gòu)造、完整工作邏輯，它的能力邊界，還有超高層建筑面對(duì)臺(tái)風(fēng)時(shí)，普通人需要弄懂的工程常識(shí)。

一、認(rèn)識(shí)上海中心大廈的“鎮(zhèn)樓神器”上海慧眼

上海中心大廈總高度632米，是國內(nèi)目前第一高樓，大樓整體采用螺旋向上扭轉(zhuǎn)的外形，光這個(gè)外形設(shè)計(jì)，就可以削減大約24%的風(fēng)荷載，從建筑本體上降低狂風(fēng)的沖擊，但僅僅依靠建筑外形、鋼筋混凝土鋼結(jié)構(gòu)，不足以解決高空強(qiáng)風(fēng)帶來的晃動(dòng)難題。距離地面583米的125層，懸掛著整套阻尼系統(tǒng)，官方命名為電渦流擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，大眾給它起了一個(gè)好聽的名字叫“上海慧眼”。

整套裝置核心配重塊重量達(dá)到1000噸，差不多等同于幾百臺(tái)家用小轎車疊加在一起的重量，由12根長達(dá)25米的高強(qiáng)度特種鋼索懸吊在空中，相當(dāng)于一個(gè)巨型的大擺鐘，整套阻尼器重量，只占到整棟大樓總重量的0.118%，并不是靠一千噸的重量死死把大樓壓住，很多人在這里存在根本性理解錯(cuò)誤 。

很多網(wǎng)友會(huì)混淆概念：7噸重的藝術(shù)雕塑是“上海慧眼”外觀擺件，真正承擔(dān)減震任務(wù)的，是雕塑下方重達(dá)千噸的質(zhì)量塊，二者組合在一起，形成觀光展示和工程設(shè)備二合一的系統(tǒng)，平時(shí)沒有大風(fēng)的時(shí)候，阻尼器幾乎靜止，觀光廳游客只能看到靜態(tài)雕塑；只有遭遇臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)陣風(fēng)，才會(huì)出現(xiàn)肉眼清晰可見的大幅度擺動(dòng)，遇到極端天氣，觀光廳還會(huì)臨時(shí)關(guān)閉保障游客安全。

這套設(shè)備屬于全球首個(gè)電渦流擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，是我國自主研發(fā)的工程成果，和臺(tái)北101大樓傳統(tǒng)油壓阻尼器技術(shù)路線不一樣，它依靠電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)耗能，沒有機(jī)械摩擦接觸，耐久性強(qiáng)，維護(hù)成本低，設(shè)計(jì)使用年限和大樓主體同步，達(dá)到80年，單邊最大設(shè)計(jì)安全擺幅2米，一旦擺動(dòng)接近極限，機(jī)械與電子雙重限位保護(hù)裝置會(huì)啟動(dòng)，把質(zhì)量塊鎖住，避免設(shè)備損壞 。

歷史臺(tái)風(fēng)記錄當(dāng)中，2019年臺(tái)風(fēng)利奇馬過境上海，阻尼器單邊最大擺幅達(dá)到70厘米，創(chuàng)下當(dāng)時(shí)記錄；后續(xù)臺(tái)風(fēng)煙花、貝碧嘉來襲，阻尼器都出現(xiàn)明顯擺動(dòng)，所有實(shí)測(cè)擺幅，都遠(yuǎn)低于2米的設(shè)計(jì)極限，設(shè)備始終運(yùn)行在安全區(qū)間之內(nèi) 。

二、核心原理：不以硬碰硬，用“以動(dòng)制動(dòng)”抵消臺(tái)風(fēng)能量

很多人想象當(dāng)中，抗風(fēng)就是建筑硬扛狂風(fēng)，風(fēng)往哪邊吹，建筑就死死頂住。但超高層建筑工程邏輯完全相反，工程師允許大樓出現(xiàn)合理范圍內(nèi)的擺動(dòng)，強(qiáng)行把大樓做的完全剛性，一點(diǎn)都不能晃動(dòng)，反而會(huì)讓巨大風(fēng)力全部轉(zhuǎn)化為建筑內(nèi)部應(yīng)力，長期反復(fù)作用，鋼結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)疲勞損傷，遇到極端天氣風(fēng)險(xiǎn)更高。

整套阻尼器工作可以拆解成三個(gè)步驟，沒有復(fù)雜人工操作，屬于被動(dòng)響應(yīng)設(shè)備，不需要人為啟動(dòng)開關(guān)，只要大樓產(chǎn)生振動(dòng)，它就自動(dòng)開始工作。

第一步，慣性反向擺動(dòng)，抵消大樓晃動(dòng)。

當(dāng)14級(jí)臺(tái)風(fēng)的強(qiáng)風(fēng)推擠大樓，大樓主體向左側(cè)發(fā)生偏移擺動(dòng)，懸掛高空的千噸質(zhì)量塊因?yàn)榫薮髴T性，不會(huì)跟著大樓同步往左跑，反而會(huì)向右側(cè)擺動(dòng)；大樓被風(fēng)吹向右邊，質(zhì)量塊就擺向左邊，就像人站在搖晃公交車上，身體主動(dòng)反向傾斜，維持身體平衡。千噸質(zhì)量塊反向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力，直接抵消掉大樓一部分?jǐn)[動(dòng)的力量，把大樓的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移到阻尼器這套子系統(tǒng)上面。

這里要分清，不是阻尼器拽住大樓不讓它動(dòng)，而是二者形成反向錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)，把風(fēng)施加給大樓的振動(dòng)，轉(zhuǎn)移到千噸配重塊身上。

第二步，電渦流隱形剎車，把大風(fēng)的動(dòng)能變成熱量消散。

僅僅靠慣性擺動(dòng)還不夠。如果只是一個(gè)大擺鐘，被推動(dòng)之后，會(huì)來回?cái)[動(dòng)很久，振動(dòng)能量無法消耗。這套設(shè)備最核心的創(chuàng)新點(diǎn)，就是底部的電渦流阻尼系統(tǒng)。質(zhì)量塊底部安裝125塊強(qiáng)力永磁體，正下方地面固定銅板，當(dāng)質(zhì)量塊來回?cái)[動(dòng)，磁鐵跟著移動(dòng)，切割銅板的磁場(chǎng)，銅板內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生電渦流，電渦流會(huì)生成反向磁場(chǎng)，形成看不見的剎車阻力，阻礙質(zhì)量塊擺動(dòng)。狂風(fēng)帶來的巨大機(jī)械能，就這樣轉(zhuǎn)化成熱量散發(fā)到空氣當(dāng)中，整個(gè)過程沒有零件互相摩擦，沒有液壓油，磨損極小，能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)94.5%。

第三步，全樓傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)適配振動(dòng)。

大廈全樓布設(shè)兩百多個(gè)傳感器，可以0.01秒就捕捉大樓的振動(dòng)頻率，計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)匹配阻尼器的工作狀態(tài)，適配不同風(fēng)力帶來的晃動(dòng)。這套系統(tǒng)綜合效果，可以降低大樓43%以上的風(fēng)致峰值加速度，簡(jiǎn)單來說，就是大幅度削弱大樓晃動(dòng)帶給人的眩暈感，90%樓內(nèi)辦公人員幾乎感受不到臺(tái)風(fēng)帶來的搖晃，同時(shí)也降低建筑長期疲勞損耗，兼顧居住舒適度和建筑耐久性 。

這里要糾正一個(gè)網(wǎng)絡(luò)流傳誤區(qū)：阻尼器不能杜絕大樓晃動(dòng)，只是降低晃動(dòng)幅度。就算阻尼器全力工作，632米大樓樓頂，在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)下依舊會(huì)出現(xiàn)一米左右的位移，這屬于設(shè)計(jì)允許的正常現(xiàn)象，不等于大樓不安全。

三、14級(jí)臺(tái)風(fēng)來襲，阻尼器擺動(dòng)，哪些認(rèn)知是錯(cuò)的？

網(wǎng)上視頻傳播之后，衍生出大量錯(cuò)誤解讀，很多人被短視頻誤導(dǎo)，我們梳理四個(gè)流傳最廣的誤區(qū)。

誤區(qū)一：阻尼器晃得越厲害，代表大樓快要出事。

真相正好相反。肉眼可見大幅度擺動(dòng)，代表阻尼器正在全力承接臺(tái)風(fēng)傳遞過來的振動(dòng)能量。只要擺幅沒有超過單邊2米的設(shè)計(jì)極限，都屬于標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)。真正危險(xiǎn)的情況，是遇到超大荷載，限位裝置直接把阻尼器鎖死，不讓它繼續(xù)擺動(dòng)。臺(tái)風(fēng)天氣觀光廳臨時(shí)關(guān)閉，只是為了游客安全，不代表建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題。

誤區(qū)二：一千噸阻尼器靠自身重量壓住大樓，不讓大樓搖晃。

一千噸聽起來很重，但對(duì)比整棟大樓千萬噸級(jí)總重量，占比只有0.118%。它不是壓艙石，不是用重量往下壓樓。核心依靠慣性反向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移振動(dòng)能量，重量是為了獲得足夠大的慣性，而不是用來壓住整棟建筑，很多科普短視頻在這里會(huì)講錯(cuò)原理。

誤區(qū)三：有了阻尼器，大樓就什么臺(tái)風(fēng)都不怕，萬能保命。

阻尼器屬于“減震增效設(shè)備”，而不是建筑的最后一道安全防線。大樓本身鋼結(jié)構(gòu)、混凝土主體，已經(jīng)按照百年一遇極端強(qiáng)風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。就算把阻尼器完全拿掉，大樓依舊可以抵御臺(tái)風(fēng)，只是樓內(nèi)人員會(huì)明顯感覺到眩暈，建筑長期疲勞損耗會(huì)變大。阻尼器主要提升舒適度，同時(shí)輔助保護(hù)結(jié)構(gòu)，不能把全部安全希望寄托在這一套裝置上面。它存在能力上限，超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的極端工況，限位機(jī)構(gòu)會(huì)直接鎖死質(zhì)量塊，避免設(shè)備損毀。

誤區(qū)四：只有超高層才會(huì)晃，普通高層樓房遇到臺(tái)風(fēng)完全一動(dòng)不動(dòng)。

只要高度超過幾十米，高層建筑，臺(tái)風(fēng)天氣，樓體都會(huì)存在厘米級(jí)別微小擺動(dòng)，只是人不一定能感知到。晃動(dòng)不等于危險(xiǎn)，建筑設(shè)計(jì)規(guī)范允許高層建筑合理位移。很多二三十層普通住宅，沒有安裝巨型調(diào)諧阻尼器，依靠自身結(jié)構(gòu)剛度，滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，只是居住體感會(huì)有區(qū)別 。

還有一個(gè)很有意思現(xiàn)實(shí)問題：臺(tái)風(fēng)中心距離上海還有一段距離，為什么上海中心阻尼器就開始劇烈擺動(dòng)？臺(tái)風(fēng)環(huán)流范圍非常龐大，地面感受風(fēng)力有限，但是583米高空沒有建筑物遮擋，高空風(fēng)速會(huì)遠(yuǎn)大于地面，有時(shí)候可以達(dá)到地面風(fēng)速兩倍，高空強(qiáng)風(fēng)直接作用于樓頂，就會(huì)觸發(fā)阻尼器高頻工作，并非只有臺(tái)風(fēng)登陸點(diǎn)才會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈影響。

四、對(duì)比其他摩天大樓阻尼器，看懂技術(shù)差異

世界上很多超高層建筑都會(huì)配置調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，最出名就是臺(tái)北101大樓，配置660噸的鋼球阻尼器，采用傳統(tǒng)油壓黏滯阻尼，依靠液壓油缸消耗擺動(dòng)能量，也是非常成熟的方案。

上海中心大廈這套電渦流方案，屬于全新路線。油壓阻尼器依賴液壓油，長時(shí)間使用會(huì)存在老化滲漏風(fēng)險(xiǎn)，需要定期維護(hù)更換配件。電渦流依靠磁場(chǎng)、銅板，無接觸消耗能量，幾乎不存在磨損，維護(hù)工作量大幅下降，這也是這套技術(shù)最大的創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)，是國內(nèi)工程團(tuán)隊(duì)在超高層減震領(lǐng)域的突破 。

但是不管哪一種阻尼器，底層邏輯相通：不去硬剛大自然，而是轉(zhuǎn)移、消耗振動(dòng)能量，和風(fēng)力共存，而不是硬碰硬對(duì)抗。

五、普通居民臺(tái)風(fēng)天，高層樓房哪些現(xiàn)象不用慌，哪些情況要警惕

看完摩天大樓阻尼器的科普，很多住在二三十層高層住宅的讀者，會(huì)關(guān)心自家樓房臺(tái)風(fēng)天的情況，區(qū)分正常現(xiàn)象和危險(xiǎn)信號(hào)。

屬于正常，不必恐慌的現(xiàn)象：

1、臺(tái)風(fēng)外圍大風(fēng)，坐在家中，輕微感覺到樓房微弱晃動(dòng)，尤其樓層越高越明顯；

2、窗戶縫隙傳來呼嘯風(fēng)聲，門窗發(fā)生輕微抖動(dòng)；

3、陽臺(tái)門窗密封膠條位置少量滲水。

需要立刻提高警惕，及時(shí)避險(xiǎn)聯(lián)系物業(yè)的危險(xiǎn)信號(hào)：

1、墻體出現(xiàn)新的大面積結(jié)構(gòu)性裂縫，裂縫持續(xù)變長變寬；

2、外墻瓷磚、墻體大塊脫落；

3、門窗框架嚴(yán)重變形，無法正常閉合。

絕大多數(shù)普通高層住宅不會(huì)配置千噸級(jí)巨型阻尼器，依靠建筑結(jié)構(gòu)剛度滿足安全規(guī)范。臺(tái)風(fēng)天氣高層住戶核心防護(hù)重點(diǎn)：關(guān)好門窗，遠(yuǎn)離落地窗，不要站窗邊觀看風(fēng)雨，陽臺(tái)花盆雜物提前收回室內(nèi)，防止高空墜物。

六、摩天大樓的工程智慧：懂得退讓，才是真正堅(jiān)固

上海中心大廈這套千噸阻尼器，給我們展現(xiàn)了工程上一種很高級(jí)的思路。很多人固有印象當(dāng)中，堅(jiān)固就是硬碰硬，遇到外力死扛到底。但超高層建筑告訴我們，面對(duì)大自然強(qiáng)大力量，適度釋放位移，轉(zhuǎn)移消耗能量，反而是長久存續(xù)的辦法。

大樓允許合理晃動(dòng)，阻尼器主動(dòng)承接振動(dòng)，把狂風(fēng)的巨大能量，轉(zhuǎn)化成熱量消散，不跟臺(tái)風(fēng)死磕。1000噸的大家伙，懸掛在近600米高空，臺(tái)風(fēng)來臨就開始來回?cái)[動(dòng)，每一次擺動(dòng)，都是在替整棟大樓分擔(dān)大自然施加的力量。

網(wǎng)上流傳視頻，很多人看見千噸重物擺動(dòng)，本能感到害怕，本質(zhì)是普通人很少有機(jī)會(huì)看見建筑內(nèi)部的“緩沖裝置”工作。我們習(xí)慣看見建筑靜止的樣子，卻不了解建筑設(shè)計(jì)之中，預(yù)留的動(dòng)態(tài)緩沖空間。

當(dāng)然也要客觀看待，黑科技裝置不能神話。再先進(jìn)的阻尼器，也是整套建筑系統(tǒng)當(dāng)中的一個(gè)組成部分。真正守護(hù)632米高樓的，是扭轉(zhuǎn)抗風(fēng)外形、高強(qiáng)度鋼結(jié)構(gòu)、上千根特種鋼索、傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、阻尼器，整套體系協(xié)同工作，不是單單依靠一件“鎮(zhèn)樓神器”就萬事大吉。

14級(jí)臺(tái)風(fēng)過境，上海中心大廈阻尼器大幅度擺動(dòng)，不是危險(xiǎn)預(yù)警，而是這套國產(chǎn)減震裝置正在全力運(yùn)轉(zhuǎn)的真實(shí)寫照。一千噸的配重塊，以動(dòng)制動(dòng)，利用電磁感應(yīng)消耗狂風(fēng)能量，守護(hù)這一座城市的地標(biāo)高樓。

高樓不怕合理晃動(dòng)，可怕的是超出設(shè)計(jì)范圍的破壞。看懂阻尼器原理，我們也可以放下對(duì)高層建筑臺(tái)風(fēng)天的無端恐慌。建筑工程，從來不是一味的硬抗，學(xué)會(huì)化解、疏導(dǎo)外力，才是更高階的工程智慧。

話題討論：看完阻尼器科普，之前刷到擺動(dòng)視頻的時(shí)候，你會(huì)不會(huì)擔(dān)心大樓安全？你住高層，臺(tái)風(fēng)天有沒有感受到樓房輕微晃動(dòng)？歡迎評(píng)論區(qū)留言交流，點(diǎn)個(gè)關(guān)注，持續(xù)分享硬核建筑科普。

免責(zé)聲明：本文僅為建筑科普，不構(gòu)成建筑安全判定依據(jù)，房屋異常請(qǐng)聯(lián)系專業(yè)工程人員檢測(cè)。