贵州
上海中心千吨巨摆晃起来了，台风天它到底在做什么
蔚蓝
8月9日下午，上海中心大厦顶部出现了肉眼可见的摆动。接近600米的高空，一个重达1000吨的大家伙随着台风“白海豚”带来的强风来回移动，画面看着有些吓人，但对这栋632米高的大楼来说，这恰恰说明减振装置正在工作。
1000吨是什么概念？可以理解成几百辆家用轿车的总重量。这样一个庞然大物，被悬挂在上海中心125层附近，距离地面约583米，平时看起来安静得像一件巨型展品，遇到强风却会主动摆动。
问题来了，大楼已经在晃，为什么还要让这个千吨巨物跟着一起晃？难道不是越动越危险吗？
答案可以用四个字概括，以动制动。
超高层建筑并不是完全不动的。只要高度足够，风吹过来，楼体就会出现轻微弹性变形，尤其是越接近顶部，摆动越容易放大。平时这种变化很小，站在地面上几乎看不出来，可是在台风和强阵风天气里，楼顶的运动就可能明显许多。
上海中心的这套装置，正式名称是巨型摆式电涡流调谐质量阻尼器。听起来复杂，说白了就是让一个巨大的质量块，利用惯性和楼体做出不同步的运动。
大楼被风推向一边时，千吨质量块不会马上跟着楼体同方向移动，它会因为惯性产生相对运动。工程师把它的摆动特性调到合适范围，让它能够针对大楼容易出现的主要摆动频率作出反应。这样一来，楼体原本要承受的一部分振动能量，就会转移到阻尼器上。
这就像一个人端着满满一杯水走路，身体一晃，手里的水会向相反方向荡动。只不过上海中心用的不是水，而是1000吨钢结构质量块，面对的也不是普通走动，而是高空风力。
有人把这套装置整体称作“上海慧眼”，严格说来，真正叫这个名字的是阻尼器上方那件眼睛状艺术雕塑，重量约7吨。真正负责减振的核心，是下方那块千吨质量块。艺术装置负责让人记住它，质量块负责让大楼更稳。
更特别的地方，还在于它不是一个简单的钟摆。普通钟摆推一下，会靠空气阻力和机械摩擦慢慢停下来，可超高层建筑不能只靠这种自然损耗来控制振动。上海中心在质量块下方设置了磁场源和金属板，质量块发生相对运动时，金属板切割磁场，会产生电涡流。
电涡流会反过来阻碍运动，相当于给这个千吨巨摆装上了一套看不见的电磁刹车。振动能量经过这一过程，逐步转化为热能等形式消耗掉，摆动也就不会一直持续下去。
数据显示，这套装置可以让风致峰值加速度降低超过43%。对普通人来说，楼体轻微移动可能只是一个数字，可对500米、600米高的建筑来说，人体感受完全不同。持续的低频摇晃，可能让人头晕、恶心，甚至产生类似晕船的感觉。高楼减振，真正要控制的不只是楼会不会动，还包括动得多快、加速度多大、持续时间多久。
“白海豚”靠近华东时，阻尼器出现明显摆动，并不等于大楼失控。根据中央气象台9日17时10分发布的台风快讯，“白海豚”当时仍为14级强台风级，近中心最大风力可达每秒45米。风越强，楼体受到的作用越明显，阻尼器的摆幅也可能随之增大。
2024年台风“贝碧嘉”影响上海期间，上海中心千吨阻尼器的摆幅一度超过1米，现场画面同样十分震撼。为了防止极端情况下质量块摆得过远，阻尼器周围还设置了限位保护结构，避免它撞到周边设施。
不过，上海中心扛风，靠的绝不是顶部这一个装置。真正的基础，还是建筑本身的结构和外形。
仔细看上海中心，它不是一根规整的方柱，而是随着高度增加不断收分，外立面还整体呈螺旋状旋转。这个造型不只是为了好看，上海建工介绍，外幕墙向上收分，并整体旋转约120度，经过风洞试验和结构优化后，可以让建筑主体承受的风荷载降低约24%。
为什么外形会影响抗风？方方正正的高楼，容易让气流在两侧形成有规律的涡旋。如果这种涡旋脱落的节奏，刚好接近楼体自身的摆动频率，风就可能像反复推秋千一样，让晃动越来越明显。
上海中心不断收缩、旋转的外形，会打乱气流原本整齐的节奏，让风不容易持续用同一种方式推动大楼。简单说，建筑外形先减少风的影响，内部阻尼器再处理剩下的振动，两套办法配合起来，才构成完整的抗风方案。
类似思路在其他高楼上也能看到。台北101曾使用约660吨的调谐质量阻尼器，通过巨大质量块的相对运动，减轻风力和地震带来的晃动。不同建筑的高度、结构和风环境不一样，阻尼器重量也不能照搬，关键在于让设备和建筑的摆动频率准确匹配。
所以，8月9日上海中心顶部那场肉眼可见的摆动，表面看是千吨巨物在晃，实质上是高楼在用工程办法消化台风带来的能量。它不是让大楼完全不动，而是把不可避免的晃动控制在更安全、更舒适的范围内。蒂
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