台风\\「台风凯萨娜」

2021年的6号台风“烟花”算是把我国大大小小的城市折腾得够呛，路径难以捉摸，导致多地突破雨量极值。当它于7月25日进入上海时，给上海带来了强降雨和10级狂风。矗立在黄浦江边的中国第一高楼，上海中心大厦面对烟花时有没有摇晃，它怎样抗住“烟花”袭击？“镇楼神器”是什么？

上海中心大厦俯瞰图

地震和台风可以说是每座摩天大楼都要面对的挑战，作为中国第一高楼，世界第二高楼的上海中心大厦，632米的高度就需要它拥有顶尖的抗震防风能力。加上上海属于沿海城市，路过的台风多多少少都会影响这个地方，而上海中心大厦自2016年建成起，到现在已经5年时间，它是怎样从容面对这些台风的呢？

不管从哪个角度看，上海中心大厦的楼面都是不规则的，呈现一种螺旋上升的形态，这样的设计不仅是为了美观，更是为了抵御台风天气。

上海中心大厦楼外表皮旋转120°，随着高度的升高，每层扭曲近1°，从顶部来看就是一个倒圆角三角形，达到了建筑美学与结构工程学的最佳结合点。这样的不规则，不对称的外形能够破坏楼沿建筑高度上旋涡脱落的相关性，从而有效地降低约24%的横风向荷载。

上海中心大厦楼体

起到决定性作用的就是位于大楼125~126层的超大阻尼器。在前不久的华强北赛格大厦摇晃事件中，想必各位都对阻尼器有所耳闻了。阻尼器在大楼中究竟能起到怎样的作用？

在超高层建筑的高层区域，瞬时风速可能比地面大2倍左右，在这样的大风下，建筑物就会产生晃动，越往上层晃动感越强，让人产生眩晕感。所以很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器，用来控制风导致的振动。

阻尼器相当于一个巨型质量块，技术上，它设定的振型与大楼的主要振型相位相反，而且振幅相近，形成反相位共振后，就可以降低大楼摇摆的幅度和加速度。简单来说就是，将阻尼器悬挂在大楼上方，它的惯性会产生一个反作用力，在建筑物摇晃时往反方向摆动，大楼往左摇，阻尼器往右摇，阻尼器的摆动就会使大楼摆动的幅度减小。

阻尼器实验

这种阻尼器被称为被动式阻尼器，采用的是机械原理，纽约的特朗普大厦、台北的101大楼等大多数超高层大楼用的都是这种类型。

上海中心大厦使用的阻尼器则是电涡流摆式调谐质量阻尼器。电涡流摆式调谐质量阻尼器采用的是电磁原理消能减震的技术，原理就是，建筑的主体结构在遭遇强风或地震时发生摆动的话，吊挂在结构顶部的阻尼器就会带动电涡流系统的磁钢组件，在电涡流系统的铜板上进行相对移动，从而将机构振动的能量转化为热能。这是什么意思呢？

就是当建筑物摆动的时候，阻尼器会自动开启运作，阻尼器的质量块和吊索摆动后会与主体共振，摆动后会将振动能量转化为热能，达到减振的效果，这个阻尼器可以让楼顶部的风致加速度有效降低43%。

上海中心大厦的阻尼器不但是世界上第一个用在超高层建筑上的电涡流技术阻尼器，也可以说是最具有艺术感的阻尼器，一眼看上去很像一个优美的雕塑。

它的造型非常别致，建设之初专门邀请了跨界艺术家米丘量身定制。经过6年的创作，设计出了这个高7.7米，宽3.89米的“雕塑”，它的外形取材于《山海经》中的“烛龙之眼”，米丘将它称为“上海慧眼”。

既是阻尼器，又是艺术品，既可以保护大楼，又可以起到观赏作用，一石二鸟。这个重达1000吨的“上海慧眼”，俨然成为了上海中心大厦的镇楼之宝。

上海慧眼

介绍了这么多原理，这个镇楼之宝的表现究竟怎么样呢？

自1949年以来第三个直接登陆上海的台风“安比”，就曾经考验过上海中心大厦的阻尼器。“安比”的中心在上海市崇明岛沿海登陆，登陆时中心附近最大的风力达到了10级。狂风影响大厦导致摆动后，“上海慧眼”的摆动幅度达到了40~50厘米，消减了大部分的晃动，大楼安然无恙。

台风“利奇马”登陆上海

2019年的9号台风“利奇马”给上海带来了8~11级的狂风，“镇楼神器”开始运作后，摆动幅度瞬时峰值达到了70厘米，创下上海中心大厦启用以来，阻尼器的最大摆动幅度记录。即便如此，也没有给大楼带来丝毫影响，但是大楼为了确保参观体验的舒适度，暂停了观光厅的运营。

上海中心大厦暂停运营的通知

而2021年的“烟花”带来的10级狂风，顶多让阻尼器摆动幅度达到50厘米，自然不会对大楼产生影响，而且能保证大楼内90%的人感受不到明显晃动。“上海慧眼”的极限摆动幅度可以达到2米，单边摆幅为1米，迄今为止都还没有达到过极限状态。

事实上，即使不采用阻尼器，大楼的安全性等各方面都是没有问题的，安装阻尼器主要是为了提升高楼层居住人员的舒适度，改善高速电梯运行的外部条件，从而提升建筑品质。也就是说，无论是几级强风，不安装阻尼器楼也不会倒，但相对来说会摇晃得厉害一点，居住体验会差一点。不过这样一个地标性建筑物如果动不动就晃来晃去的，会影响上海这个中心城市和建筑行业的整体形象，因此阻尼器还是很有必要的。

上海中心大厦鸟瞰动图

大楼摇晃是很正常的事。加拿大知名建筑公司的工程师们介绍，高度超过300米的大厦可能在正常的微风中都会晃动几英寸。828米高的哈利法塔平均晃动幅度为1.5米，世界贸易中心一号楼的平均晃动幅度为0.9米。

可以这么说，就算世界上最顶尖的建筑专家聚集在一起研究，修建出来的高楼也不可能完全避免晃动问题的产生。

世界上的高楼排行

有一个网友还突发奇想称，用大型钢筋水泥将上海中心大厦、环球金融中心大厦和金茂大厦从腰部连起来，焊接成一个三角形，这样就什么台风都不怕了。想法很有意思，但其实是没有必要的。

网友设想图

除了阻尼器，上海中心大厦在建设的过程中还有许多创新。台风天带来的强降水还能给大厦提供足够的水。在121层屋顶和119层室外观光台上，设有带格栅的明沟和雨水斗，设备层也带有BME圈设地漏，让雨水能够从这几层楼汇集到位于66层的雨水调蓄池。这个池子的容量为200m³，加上5层的3个雨水机房和7个雨水箱，总容量为1481m³。

上海中心大厦121层及119层所在处

收集起来的雨水在大楼内就可以净化处理，然后泵入中水箱。2个中水处理系统分别收集处理66层以上和66层以下的中水原水，处理过后向各个区供水。

这些水可以用来冲厕所、冲刷地下车库的地面和室外场地、浇灌室外的绿化带以及水景补水。一次台风天带来的强降水能够被最大化地利用，也称得上是绿色环保的标杆设施了。

上海中心大厦的周边绿化

最后希望这场自然灾害尽早结束，身处灾区的同胞们早日渡过难关。