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台风“桦加沙”横扫广东,楼晃得像要倒!工程师却说:晃,才是安全的?660吨钢球正在暗中发力

发布日期:2025-10-10 03:08    点击次数:151

2025年9月24日,超强台风“桦加沙”以雷霆之势横扫广东沿海,狂风暴雨中,珠海、香港等地的高层建筑居民纷纷上传家中吊灯摇曳、楼体晃动的视频,一时间,“楼晃晃”成为公众热议的焦点。这种肉眼可见的晃动,究竟是危险警示,还是现代建筑在风暴中“自我保护”的智慧?答案是后者,这正是工程师们精心设计的“晃动即安全”的工程逻辑。

当强风劲吹,摩天大楼并非“硬碰硬”地抵抗风力,而是通过其结构本身的柔韧性,允许一定程度的弹性变形和位移。这种“以柔克刚”的设计理念,使得建筑能够吸收并耗散掉台风输入的大量能量,从而避免结构性破坏。正如北京一家建筑设计院的工程师朱先生所指出,现代高层建筑在设计时已充分考虑台风、地震等极端荷载,其框架结构拥有强大的防风能力。这种晃动在达到一定限度内,不仅无害,反而是建筑释放能量、保障整体安全的表现。根据人体舒适度标准,当建筑物的振动加速度达到0.15 m/s²时,人们才会明显感知到晃动,而结构安全允许的晃动幅度远大于此。

然而,仅凭结构柔韧性有时不足以完全满足高层建筑在极端天气下的舒适度和耐久性要求。此时,一种被誉为摩天大楼“定海神针”的关键技术——阻尼器便应运而生。阻尼器是一种能够耗散能量、减少结构振动的装置,它就像是建筑内部的“减震器”,在高楼遭遇外部冲击时,能主动吸收并转化这些能量,从而有效降低楼体的晃动幅度,保障结构安全和人员舒适度。

阻尼器种类繁多,其中最具代表性且应用广泛的当属调谐质量阻尼器(TMD)。TMD通常由一个巨大的质量块、弹簧和阻尼元件组成。其工作原理可以形象地理解为:当建筑物在风力作用下开始向一个方向晃动时,TMD会通过其内部的质量块、弹簧和阻尼装置的协同作用,产生一个与建筑物主体结构振动方向相反、频率相近的运动。这种“反向运动”将建筑物的振动能量转化为自身运动的能量,并通过阻尼元件(如黏滞流体、摩擦片或电磁场)将这些能量最终耗散为热能,从而有效削弱楼体的晃动。举例来说,黏滞阻尼器利用黏滞流体在活塞缸内的往复运动产生阻尼力,高效耗散能量;金属阻尼器则通过金属材料的塑性变形来吸收能量;而电涡流阻尼器则利用法拉第电磁感应定律,在金属质量块与磁场相互作用中产生反向作用力,将振动能量转化为热能耗散。

全球知名的台北101大厦,便是TMD应用的典范。在这座高耸入云的建筑内部,悬挂着一个重达660吨的巨型金色钢球,它便是著名的“风阻尼球”。每当台风或地震来临,这个巨大的钢球就会在建筑内部缓缓摆动,以其自身的惯性运动抵消外部力量对楼体造成的晃动,确保大楼内部人员的舒适度和结构安全。在“桦加沙”台风中,深圳第一高楼平安金融中心也凭借其先进的结构设计和阻尼器系统,经受住了16级强风的考验。据平安不动产工程管理部专家介绍,该大楼114层安装的两个各重达500吨的混合式阻尼器,在台风中通过电脑和电机的控制,向反方向运行以减缓大楼摆幅。在2018年台风“山竹”袭击深圳时,这两台阻尼器曾使塔楼顶端摆幅控制在30厘米以内,远低于设计值的50%,充分验证了其卓越的减震效果。上海中心大厦的电涡流调谐质量阻尼器——“上海慧眼”,重达1000吨,由12根长达25米的钢索吊挂,其单边摆幅极限可达2米,能有效降低峰值加速度超过43%,显著提升居住舒适度。

尽管高层建筑的晃动在工程学上被视为安全范畴,但对于居住其中的普通居民而言,这种体验仍可能带来心理上的不安。因此,在“桦加沙”台风期间,珠海部分靠近海边的小区物业通知25层以上居民暂时疏散,主要考量并非楼体结构安全,而是出于对高层建筑玻璃在强风下可能破损的风险防范。沿海高层建筑越高,风力越大,玻璃一旦破损,不仅可能造成财产损失,更重要的是对居民的人身安全构成威胁。在此次台风中,香港富丽敦海洋公园酒店玻璃被巨浪拍碎的事件,也印证了这一风险。政府和社区积极协调酒店提供安置服务,正是以人为本的防灾理念的体现。面对高层晃动,居民除了听从物业和政府的疏散通知外,还应及时检查门窗是否紧闭、固定阳台及窗边的花盆、杂物等高处物品,确保居家安全。

展望未来,随着全球气候变化导致极端天气事件日益频繁,以及城市化进程中超高层建筑的不断涌现,建筑防灾减灾技术的发展趋势将更加注重智能化、新材料应用和多功能集成。智能阻尼器将通过传感器实时监测建筑振动状态,并结合人工智能算法,自适应调整阻尼力,实现更精准、更高效的减震。例如,采用形状记忆合金(SMA)的新型阻尼器,能够在变形后通过加热自动恢复原状,大大提升耐久性和维护便利性。电涡流阻尼器凭借其无摩擦、响应快的特点,也将在未来高层建筑中扮演更重要角色。此外,建筑结构优化将与阻尼技术深度融合,通过创新的结构体系和高性能材料,从根本上提升建筑的韧性。这些前沿技术将不仅守护摩天大楼在风暴中的巍然屹立,更将为城市居民构筑起一道坚固而安心的防线,让“晃动即安全”的工程逻辑深入人心,推动城市向更具韧性、更可持续的方向发展。技术创新将让未来的城市天际线在极端天气面前,展现出前所未有的从容与坚韧,成为人类智慧与自然力量和谐共存的生动注脚。



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