上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)

近百年来,全球一座座摩天大厦拔地而起,一个比一个高。一开始300多米就算高的,没过多久,开始在400多米攀比。一直到如今,想要挤进世界前五,超过600米是最低的门槛。这还是截止于2019年的情况,未来几年,还会有一座座更高的摩天大厦要建,相信到那个时候,想要挤进前五,没有700米是不行的。

上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)(1)

目前,中国最高的摩天大楼是上海中心大厦,高度达到了632米,目前排名世界第三。(目前世界排名第一的是迪拜的王国大厦,高度是1007米;世界第二的是迪拜的哈利法塔,高度是838米。)

上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)(2)

而我们要知道的是,一般来说,高度超过500米以上的超高建筑物的高层区域,所受到的风速是要比地面上要大得多的,大概大2,3级。这也就意味着当风速达到一定程度后,整座大楼可能会发生摇晃。不仅如此,上海地处中国的沿海地区,常常有台风侵袭,而台风的风力就非常大。

上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)(3)

因此,在台风来临时,上海中心大厦所需要承受的风速也相当大。

除此之外,上海被称为上海滩,其实就是因为几千年来,上海是海洋的一部分,它是由长江的冲击而形成的。因此,这里的土地比较松软,盖一座摩天大楼要远比在普通的陆地上盖一座高楼要难得多,稍有不慎,就有可能重蹈比萨斜塔的覆辙。

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可是这么长时间以来,这座中国目前最高的大厦在面临特大台风时,依然很从容。那这是如何做到的呢?

今天,我们就来聊一聊这个话题。

上海中心大厦

正如上文说到,由于上海的土层比较松软,工程师为了让地基足够牢固,采用了一种难度极其高的办法,首先是把几十米长的桩打到土层当中。然后再在桩上面浇筑上一层筏形底板,这个底板要求被浇筑到足够厚的程度。然后在这个筏形底板再放上筏板,这样就可以应对土层松软的问题,固定住上面的建筑。

上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)(5)

除了足够坚实的地基之外,上海中心大厦的外形设计也很有特点,外立面采用的是倒圆角

的三角形,这和普通的方形相比起来,可以减少大概24%的风荷载。而主题的结构也是最大化增加水平风荷载和重力的抵抗能力。主要的方式就是巨型的框架加上核心筒以及伸臂桁架。不仅如此,上海中心大厦的外幕墙采用的是悬挂结构、径向撑杆以及水平斜撑的支撑体系,并且通过伸缩的支座,可以有效地减小上海中心大厦主体结构和幕墙结构的变形差。总而言之,就是这些主体结构的设计,以及幕墙等设计都在尽可能地减小风速对于上海中心大厦的影响。

上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)(6)

阻尼器

除了外观设计,主体设计之外,上海中心大厦能抵抗得了超大风速还有一个关键原因:阻尼器。那阻尼器是什么呢?

一般来说,在风速较大时,超高层建筑的高层区域都会出现晃动的情况。这种晃动会让楼下的人产生晕眩的感觉,因此,抵消这种晃动是十分有必要的。但是,目前还没有办法依靠单纯的结构设计来抵消掉,这时候就需要用到阻尼器。

在上海中心大厦当中就安装了一台1000吨的摆式电涡流调谐质量阻尼器。这个阻尼器是由主体结构保护系统、阻尼系统、吊索以及质量块共同组成,其中质量块有1000吨重,被安装在了上海中心大厦的125层。

上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)(7)

这台阻尼器本身并不能够抵抗风力。它的吊索和质量块其实构成了一个巨型复摆。阻尼器的原理是利用共振能来消除上海中心大厦的晃动。

说白了是是利用反向摇摆来的方式对冲建筑物的横向摆动。所以,在外界有很强的风速时,这个阻尼器也会开始摇摆,以此来消除大厦的晃动。

上海中心大厦晃动3米的(高达632米的上海中心大厦)(8)

由于上海中心大厦位于台风多发的地区,因此,这里安装的这台阻尼器是目前全世界最重的。正是因为这台阻尼器的存在,使得上海中心大厦中的人可以如履平地。

总结

上海市中心大厦是目前全世界第三高的建筑,它之所以能抵抗风载荷是因为它有一个坚实的地基,巧妙的结构设计可以有效地抵抗风载荷,而它还拥有世界上最重的阻尼器,这可以有效的平衡上海中心大厦在高风载荷下的晃动。

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