632米的上海中心大厦,刮台风摆动可达1.4米,大厦安全吗?

随着科技的进步,人类可以建造出越来越高的建筑物。摩天大楼拔地而起,直冲云霄。在目前超高建筑的高度排行榜中,我国的上海中心大厦位列全球第二,其高度达到632米,总共有128层,重达85万吨。

然而,超高建筑要面临大风和地震带来的不稳定性影响。随着高度的升高,风速会快速增加。在上海中心大厦的上层部分,将要承受每秒数十米大风的袭击。

如果遇上刮大风,尤其是台风来袭时,上海中心大厦将会出现晃动,最大晃动幅度可达1.4米。那么,上海中心大厦是如何确保建筑物以及里面的人处于安全状态呢?

首先,在设计之初,建筑师就已经考虑到了大厦稳定性的问题。上海中心大厦埋下了956根基桩,每根长度可达86米,以确保地基稳定。大厦的底部呈现为锥形,这可以降低重心,让大厦变得更稳。正所谓万丈高楼平地起,只有打下坚实的基础,大厦才能建得更高。

其次,上海中心大厦的特殊外形可以有效降低风压。大厦的外观犹如盘旋而上的巨龙,每升高一层,扭曲的角度会增加一度。这种独特的外观并不仅是为了美观,它对于大厦的稳定还有十分重要的作用。

当大风吹到超高层建筑物上时,它们会环绕在建筑物周围,产生涡旋脱落现象,这会让大厦出现大幅度晃动,从而影响建筑的安全。上海中心大厦的螺旋式上升外形经过了风洞的测试,能够有效延缓风流,可以让作用在大厦上的风力载荷减少大约四分之一。大厦外幕墙还设计了V形导风槽,这也能降低风力载荷,进一步提高大厦的稳定性。

除此之外,最为重要的是,上海中心大厦还有一个“定海神针”——上海慧眼,这是一个重达1000吨的风阻尼器,其重量约占大厦总重的0.118%。这个巨大的阻尼器由12根钢索吊在大厦内部,每根钢索的长度可达25米。

虽然上海中心大厦已经尽量提高稳定性,但这还不够,大厦仍然会被大风吹得晃动。为了对抗大厦的摇晃,阻尼器会朝着反方向摆动,这可以有效起到减震作用。上海慧眼被安装在大厦的倒数第三和第四层,距离地面大约583米。

在上海中心大厦建成之前,全球最大的风阻尼器位于台北101的上层,其重量为661吨。在台风的作用下,这个阻尼器能够摆动超过1米,让大厦经受住了台风的考验。

拥有全球最重的风阻尼器,上海中心大厦可以对抗超强台风。在2019年8月,16级超强台风“利奇马”登陆我国东南沿海。受此影响,上海中心大厦遭受40米/秒的强风袭击。

在超强台风的作用下,上海慧眼的最大单边摆幅达到了70厘米,这意味着最大摆幅可达1.4米。按照设计,该风阻尼器的最大最大单边摆幅为1米,所以上海中心大厦不惧超强台风。