2015年,超强台风“苏迪罗”带来了强风和豪雨,对台北101大楼产生了影响。台北101大楼的调谐质量阻尼器摆动幅度达到了100厘米,创下了当时史上摆动幅度最大的记录。这座高达500米的摩天大楼之所以能稳如泰山,就得益于这个被称为“镇楼神器”的调谐质量阻尼器。

调谐质量阻尼器,又称风阻尼器,其主要作用是减震。这是一种几乎所有摩天大楼都必备的组件。风阻尼器能够在很大程度上减少大楼遭受的来自狂风的作用力。尽管台北101大楼的阻尼器晃动幅度创纪录,但仍属安全范围内。
台北101大楼运营部指出,101大楼拥有的风阻尼器最大摆幅可达正负150cm,这是当时全世界最大的风阻尼器。这些阻尼器自92楼悬挂至87楼,用来平衡大楼左右摇晃。实验计算显示,这些阻尼器可以减少大楼约40%的晃动幅度。
在强风来临时,美国纽约世贸中心大楼的寻常摇摆幅度为15-30厘米。但在强飓风作用下,晃动的幅度会大幅增加,有时甚至能够达到1米之多。因此,大楼设计师透露世贸中心大楼能承受的最大偏离距离为1.2米。
为了解决这个问题,我们需要风阻尼器这个“定楼神器”。风阻尼器的结构并不复杂,由钢板、钢索和阻尼器等组成。一般情况下,它悬挂在大楼的顶部,由16根9厘米粗、42米长的钢索吊着。一旦强风来袭,风阻尼器中的传感器能够大概探测出风力大小和建筑物的摇晃程度,然后把这些数据打包统一传给专用计算机。计算机便开始控制钢索,把大球往反方向拉,以此来减轻建筑物的摇晃。
在强风来临时,只有阻尼器能够给你带来强烈的安心感。不过,可能很多观众就要问了,这些隐匿在高楼大厦里的大家伙为何不学习学习台北101,把它安装在大楼内部,还可以当做是一个观光项目。如果把它们安装在大楼的底部或者中部,对保卫大楼的安全来说是不是更好呢?
其实,答案就在不少观众的意料之中,那就是改变高层建筑的外观。世界各国都有造型千奇百怪的高楼,它们会被设计成这样,可不仅仅只是为了博眼球,还有一个更重要的作用,就是尽可能增强抗风能力。
一扭转形体,如上海中心大厦采用了“扭转形体”的设计,在抗风能力上是个“经典之作”。该项目设计单位以圆润而略扭曲的形体不仅使大楼具有动态的美感,还减少了高达24%的风对大楼的冲击。
台阶状形体,如“退台设计”,也称作“台阶状形体设计”。顾名思义,就是随着大楼高度的升高,大楼会呈上窄下宽的“塔状”。这种设计可以减少吹向楼体后下行的风,从而减少风对地面的压力。修建耗资至少10亿美元的迪拜塔就采用了这种设计。
从事实角度出发,风阻尼器的“大钢球”体重非常高,通常能重达500吨以上。有些大楼的设计者还突发奇想,想把大钢球替换成了等重的消防水箱。平时吹风时,它可以充当阻尼器。如果一旦发生特殊情况,还可以拿来紧急灭火。我们不妨设想一下,如果大楼在狂风天出现内部起火险情,那这个消防水箱阻尼器算不算新时代的电车难题呢?
