高達632米的上海中心大廈,颳大風擺動超1米,裡面的人是否安全?

周玉清-相濡以沫


答案:安全

高樓晃動問題其實一點都不用擔心,迄今為止也沒發生過哪棟高樓被風吹跨的情況。

樓層越高,風速會越快,因為風在水平運動過程中遇到的高層障礙物較少,所以摩擦力較小,風速快;風在低矮位置遇到的建築物較多,摩擦力較大,風速較慢。一般來說,500米左右的高度風速會超過40米每秒。

上海中心大廈高度達到了632米,是一個扭轉的造型,這並非在造型上標新立異,而是為了讓正面衝擊大廈的風可以從兩側通過,減小風的衝擊力,瓦解風振效應在高樓周圍產生的摩擦漩渦。

超過400米的建築都需要在高層安裝抗風阻尼器,而上海中心大廈內的阻尼器是上海慧眼,這個號稱全球最貴最重的電磁阻尼器重達1000噸。它的作用原理很簡單,就是當風力衝擊高樓時,阻尼器連接的傳感器探知到樓外的風速、偏移距離、擺動方向等數據後,電磁驅動裝置會控制質量塊擺動,以相同的頻率往反方向運動,並與主體結構共振,削弱大樓晃動。

阻尼器能削弱40%的風力衝擊對高樓產生的加速度,正是有了風阻尼器,高樓才能越建越高。

828米高的世界第一高樓,迪拜哈利法塔在設計時,頂端最大擺動範圍為約為3米。上海中心大廈頂端擺動距離1米,對於600多米的高度來說已經足夠優秀,人在大廈上根本感覺不到搖晃,所以完全不用擔心。

並且,對於超過100米的高樓,建造之前都需要做風洞實驗,就是將高樓按一定比例縮小,通過風洞的氣流從各個角度衝擊高樓,觀察它頂端最大擺動幅度和整體的抗性,先模擬後建造。高層建築的晃動是對風力衝擊的緩解,不晃動才最致命,說明主體結構承受了更多的衝擊,這才危險。


科學薛定諤的貓


答案:裡面的人是肯定安全的! 148億的總造價,不是拿來颳大風!不是拿來兒戲的!

雖然從視覺效果上來看,颳風的時候這棟大廈會搖搖擺擺。但是按照理論估計來看,即便是13級大風也不會給這棟大廈帶來實際破壞。

上海中心大廈的整體高度高達632米,這是一座超高層建築物。超高層建築物對強風的作用比較敏感,颳大風時會對建築產生強烈的搖晃。上海又經常遭受颱風影響,因此上海中心大廈一開始就進行了專門的設計和建造。

一、外觀

上海中心大廈是一個扭曲的複雜曲面型:120度扭曲設計。

隨高度上升,每層扭曲角度接近1度。這樣的設計能減緩甚至避免脫體渦流的發生,可以有效延緩風流,讓它所受的風負載下降24%。

二、阻尼器

上海中心大廈也安裝了風阻尼器——上海慧眼,其總質量高達1000噸,安裝在第125和126層(583米)。

當強風吹晃大廈時,質量巨大的風阻尼器會朝著反方向擺動,從而減輕大樓的搖晃,保證了上海中心大廈的安全。

三、較低的重心

上海中心大廈擁有較大面積和較大質量的“底座”, 外觀呈現為錐形,有效降低重心點,這有利於增加建築物的穩定性。

四、上海中心大廈兩側還安裝了上千斤的減震器。

上圖為上海慧眼


科學Science


上海中心大廈高度達到了632米,已經屬於超高層建築的範圍了,中國素有“基建狂魔”的稱號,現在中國已經建造出來了很多世界聞名的建築,這其中就包括幾年前建造完成的上海中心大廈。


可是據說高達119層的上海中心大廈,颳風擺動幅度超過了一米,那麼真的有這麼可怕的嗎?根據瞭解,上海中心大廈的結構高度高達580米,總高度為632米,這個數據可以說真的是直入雲天了,站在這座摩天大樓上,可以俯瞰整個上海。不過也因為這個樓太高的原因,導致其如果遇到了強風作用,就會左右搖擺,尤其是在高層,據說最大的晃動幅度可以達到1米。

既然晃動幅度這麼大,那麼會有什麼效果呢?難不成裡面的人感覺就是像盪鞦韆一樣,聽起來也是很可怕吧,不過如果真的是這樣的話,那麼這棟樓豈不是一座失敗的作品?其實這棟樓的設計者在設計之處肯定就已經想到了這些問題,因為超高層建築本身就對強風的作用非常敏感,如果不採取相應的措施的話,那麼強風勢必會威脅到超高層建築的安全。


正因為此,超高層建築必須要在高層部位安裝調諧質量阻尼器,當大風讓大廈變得向一邊晃的時候,大質量的阻尼器就會朝著相反的方向擺動,從而減輕了大樓的搖晃幅度。在正常的風壓狀態下,距離地面高度10米處,如果風速為5米/秒,那麼在90米時,風速可以高達15米/秒,如果高度達到了300-400米,風力將會更加強大,會達到30米/秒以上,這個時候摩天大樓就會產生晃動。

超高層建築在抵抗風荷載的主要措施是三點:一、採用更強的結構;二、增加風阻尼器;三、採用有利於減少建築物風阻的外形設計。風阻尼器是目前建築界公認的“定樓神球”,這個作用有點像是定風神珠一樣,安上之後大樓隨風擺動的幅度就會很小了,也因此更安全。目前很多的高層建築都採用了風阻尼器,比如在臺北101大廈的88-92樓層掛置著一個重量達到了660噸的鋼球,利用鋼球的擺動來減緩建築物的搖晃;而廣州電視塔(小蠻腰)的阻尼器居然是用水做的,在小蠻腰的109到110層,就是以消防水箱作為阻尼器的減振控制系統。


而說到了上海中心大廈,它是世界上第一個引入電磁原理的阻尼器,它的“定風神球”是一個被稱為“上海慧眼”的阻尼器,它的質量重達1000噸,阻尼器的上部藝術裝置高度達到了30米,在狂風作用於建築物的時候,它能夠與主體結構共振,從而減小大樓的晃動。此外,建築物的外形是扭轉狀態,這種外觀本身就可以有效延緩風流的作用。


鏡像科普


高層建築擺動很正常,以下圖像時去年臺風山竹肆虐登陸我國的時候,深圳的市民拍攝的樓房擺動。

上海中心大廈是中國第一高樓全高632米,在全球範圍內拍第二名,第一高樓是迪拜的哈利法塔。據報道上海中心大廈在強風中上層發生搖擺,擺渡超過1米。看到這個新聞後有些小夥伴就有點為在這座大廈中工作的白領而擔憂了,其實完全不用擔心。高層建築的搖擺現象很常見,當然也是不可避免的,只要把它們控制在一定範圍內就好。

對於這類高層建築首先設計的安全係數就非常高,從內部結構和外觀的設計上都是以安全為第一原則的。首先看它的螺旋外形,類似於DNA的螺旋形式,每層扭曲角度將近一度,那麼從上至小這座大廈扭曲了將近120度。這種外形設計能夠延緩橫向風流,當風環繞建築時會形成渦旋脫落效應,這種效應根據實驗能將風力減少24%。

除此之外上海中心大廈必然具備著高層建築的標配物件-阻尼器,這個阻尼器還是一個必去的景點,又被稱為“上海慧眼“。這個阻尼器重達1000噸,是全球首個電渦流擺式調諧質量阻尼器,可以阻擋13級的颱風。

大家有機會可以去看一下,一般高層建築的阻尼器都是對外開放的,它可以保證高層建築物在強風中屹立不倒。



科學黑洞


上海中心大廈的整體高度可達632米,這是一座超高層建築物。在颳大風的情況下,大廈會有搖晃的感覺,這是否安全呢?

肯定是安全的。上海中心大廈在設計之初就已經考慮到這些問題,因為超高層建築物對強風的作用比較敏感。例如,如果高度10米地方的風速為5米/秒,那麼,高度300米地方的風速將會超過30米/秒。如果沒有采取措施,強風將會威脅到超高層建築物的安全。

為此,超高層建築物需要在高層加裝調諧質量阻尼器。當強風吹晃大廈時,質量巨大的風阻尼器會朝著反方向擺動,從而減輕大樓的搖晃。

例如,臺北101大廈安裝了一個重達680噸的阻尼器,當年在強颱風的作用下,阻尼器晃動幅度可達1米。

同樣地,上海中心大廈也安裝了風阻尼器——上海慧眼,其總質量高達1000噸,安裝在第125和126層(583米)。有了巨大的風阻尼器,超高層建築物即便在強風中也不會出現劇烈搖擺,從而保證了建築物的安全。

上圖為上海慧眼

除此之外,外觀呈現為錐形的上海中心大廈有著較低的重心,這有利於增加建築物的穩定性。並且上海中心大廈的扭轉外觀可以有效延緩風流,讓它所受的風負載下降24%。

總之,上海中心大廈非常安全。由於上海經常遭受颱風影響,該建築物在設計之初就已經考慮到這點。除非風力非常強,否則大廈不會有幅度達到1米的晃動。


火星一號


感謝提問!可以肯定的是,這個大廈既然建造出來了,肯定是相當安全的,畢竟人民群眾的生命財產安全和總造價148億不是兒戲,而且這不也安全運行了兩年多。下面,我們先來了解一下上海中心大廈的一些基本情況。

上海中信大廈位於上海市浦東新區黃浦江東岸的陸家嘴金融貿易區,該大廈於2008年11月29日開工建設,並於2016年3月12日竣工,歷時約7.5年,該項目總佔地面積為43.3954萬平方米,總高和結構高度分別為632米和580米,是中國第一高、世界第二高的摩天大樓,僅次於828米的迪拜的哈利法塔,比第三名的麥加皇家鐘塔(601米)高出了約10層樓。

我們都知道,物體的高度越高,其重心相對也較高,建築物也不例外,無論是摩天大樓,還是高塔,亦或是高層寫字樓、住宅等都逃不出這個梗,不過為了建築物的安全,在施工之前有充分的論證,並在施工過程中應用了一系列科學原理,既能很好的抵禦極端惡劣天氣,甚至還能達到一定的抗震要求。這就是為何去年最強颱風“山竹”過境,許多粗壯的大樹都被連根拔起,而位於廣州的小蠻腰、廣州東塔以及深圳的平安金融中心卻安然無恙。

其實如此之高的一些摩天大樓或者高塔之所以能夠抵禦強風的威脅,這與建築物的外形和內部的設計結構有關。無論是上海中心大廈還是小蠻腰等建築,其外形往往都是呈現出彎曲且不規則造型,這種“造型”能夠有效打亂迎風面與背風面風壓不對等的現象,使兩面的壓力趨向平衡,從而有效減緩大樓搖晃幅度。

大廈(高塔)的內部結構主要表現為兩個方面,一是擁有較大面積和較大質量的“底座”,能夠有效降低重心點,二是在建築物的關鍵位置加裝了較大質量的阻尼器,這是一種以提供運動阻力來達到耗減能量的裝置。如上海中心大廈主樓的底座是一個由61000立方米混泥土澆築而成的,而廣州塔的主體結構由鋼筋混凝土構築高達454米的核心筒,也就是說每個樓層的質量是隨高度的上升而下降的。

而在防搖擺方面,上海中心大廈是在超高層部位(583.4米)安裝了一個被稱為“上海慧眼”的重一千噸超級阻尼器,它是目前世界上最重的擺式阻尼器質量塊,這就彷彿是一個巨大且複雜的鐘擺系統,通過與大廈主體的共振來抵消大樓的晃動;而廣州塔則是在塔身安裝了兩套分別裝有不低於10萬升水的巨型水槽,通過水槽內水的晃動來抵消塔身的晃動。

以上內容,歡迎點評!


地理那些事


有這麼一句話叫做“木秀於林風必摧之”,或者說“樹大招風”。其實不僅僅是樹高了會受到風的影響,建築物高了也會受到風的影響。據說上海中心大廈高達632米,颳大風的時候擺動會超過1米,想想挺嚇人的。那麼裡面的人安全嗎?這個可以放心,裡面的人肯定是安全的。

圖示:後臺風影響搖晃的樓房

記得去年臺風山竹到來的時候,網友發了一個視頻,在視頻中一棟高層樓房被颱風吹的晃動起來,看上去很嚇人。有關專家解釋,高層建築遇到大風晃動是正常的,也是必須的。在城市中高空的風力要比地面的強很多。因此當狂風吹過的時候,高層建築物受到的影響比較大,這種現象稱為“風震效應”。高層建築周圍的風會形成一種漩渦,風與建築物摩擦而導致建築物晃動。因此在建造高層建築物的時候,一般的建築物要求能夠抗50年一遇的大風,更高的建築物要求能夠抗100年一遇的大風。


圖示:上海中心大廈

上海中心大廈的外觀設計是專門針對颱風襲擊的。上海中心大廈的外形像一個吉他撥片,隨著高度的升高,每一層扭曲將近一度,這種設計能夠延緩風流,將颱風對大廈的影響降到了最低。另外大廈還有一個對抗大風的鎮宅神器那就是位於125層的風阻尼器。上海中心大廈的風阻尼器是世界上技術最先進的風阻尼器,阻尼器的質量重達1000噸。它可以在建築物受到大風搖晃的時候,發生反向擺動,從而起到減振的作用。

圖示:上海中心大廈的風阻尼器

此外,上海中心大廈在施工設計上各個方面的安全因素都考慮到了,裡面的人是安全的,沒有必要擔心。


兔斯基聊科學


地球上的建築越高,風力作用下襬動的幅度越大,沒有任何一種建築材料能夠在大風的情況下巍然不動,不過上海中心大廈雖然擺動甚至能超過一米,但裡面的人卻不必擔心危險,因為樓宇設計之初就已經考慮了抗風性能。
基本世界上所有超高樓宇在建築之時都有抗風設計,比如臺北101大廈,而運用最為廣泛的技術便是建築阻尼器,阻尼器並不屬於新技術,在幾十年前就已經廣泛的運用在各個領域,比如航空、汽車等領域,即便是我們日常生活中常見的自動門都有阻尼器的身影,原理也非常簡單,就是增大運動的阻力,減少運動的動能,從保持運動物體的平衡。雖說阻尼器原理簡單,但是運用在超高建築上,卻又特別的複雜,因為樓宇高度不同,所以重心也不相同,安裝位置需要經過縝密的測算。上海中心大廈的阻尼器安裝在583米的位置,且重量達到1000噸,當有颱風使得大廈擺動時,阻尼器利用阻力以及對向運動慣性,可以有效地減少大廈的晃動,除非是超級颶風,否則人們在裡面甚至都感覺不到晃動。
當然除了阻尼器以外,上海中心大廈所運用的建築材料也十分強韌,設計的內部結構科技含量也很高,抗風性能本身就非常棒。另外上海中心大廈的外形設計並不是垂直的柱形,而是呈扭曲狀的錐形,錐形樓宇重心相對比較低,且扭曲面也能最大限度的削弱風力衝擊,所以上海中心大廈即便擺動超過一米,裡面的人也完全不用擔心。歡迎關注“地理有意思”留言一起探討。

地理有意思


摩天大樓的擺動很正常,因為從力學的角度上來說,超高層建築實際上是一種很軟的物體,而軟就意味著容易形成共振,舉個例子好了,日本2011年發生大地震的時候,地震產生的長波傳到大阪的時候,和摩天大樓的自振頻率相同,結果那些摩天大樓左搖右擺,裡面的人都嚇的半死。

所以大樓在進行設計的,就必須考慮到自振的問題,那麼解決的方案就是風阻尼器,風阻尼器的工作原理很簡單,當地震或者颱風來臨的時候,摩天大樓會不由自主的晃動起來,而風阻尼器則因為慣性作用而停留在原地,這樣它就可以拉住摩天大樓,讓它的晃動減弱。

具體的例子可以參考臺北101大廈,臺北101大廈的頂部有一個重600多噸的大鋼球,當2015年“蘇迪羅”颱風降臨的時候,其內部的風阻尼器擺動程度,達到了創記錄的1米,正是因為有這個大傢伙存在,臺北101大廈一點事都沒有,那麼同樣的例子還有上海中心大廈。

上海中心大廈的上部,有一個1000噸風阻尼器上海慧眼,這個質量巨大的上海慧眼,可以保證上海中心大廈不出問題。

最後風阻尼器的質量都很大,那麼為了牢牢的固定住它們,其鋼絲的強度是普通鋼絲的數十倍以上,所以不管是風阻尼器,摩天大樓,還是摩天大樓內部的人,他們都很安全....


種植恆星


當然安全。中國最高大樓上海中心高達632米,這座“天空之城”自然少不了強風的干擾。上南中心為了儘量減輕大樓的不適感,特意引入了電磁原理的阻尼器。在阻尼器上方,還安裝著“巔峰之眼”——這座酷似眼睛的雕塑,也被稱為“上海慧眼”。這座雕塑的造型取材於《山海經》中的燭龍之眼,象徵著中華文明的傳承。

圖、藝術品一樣的“上海慧眼”

“上海慧眼”是一件重達1000噸的巨無霸“阻尼器”,它由吊索、質量塊、阻尼系統和主體結構保護系統四個部分組成,保持著世界上最重的擺式阻尼器質量塊的世界記錄。從科學的角度看,“上海慧眼”是世界上首個電渦流擺式調諧質量阻尼器,這也是國際上首次將電渦流阻尼用於超高層建築,以減少大樓的搖晃感,提升大樓的安全性和舒適度。

從某種角度看,“上海慧眼”還不僅是一塊阻尼器,它還可以打造成藝術空間。經過精心的聲學設計,“上海慧眼”阻尼層,可以滿足音樂家的演出需要,並可容納200-300名觀眾。在上海中心580米的高空屋頂上,每年平均風速估計可達每秒8至10米,這對於普通建築而言就是“災難”,但它卻非常適合利用風力發電。上海中心上海搭載了270臺500瓦的風力發電機,每年可以產生118.9萬千瓦小時的綠色電力。

圖、上海中心的數字記錄

上海中心不僅很“穩”,還很“快”!上海中心搭載了全球最快電梯,可以讓遊客以最快速度抵達觀光層。上海中心的電梯可達每秒18米!這已經超越秒速16.83米的臺北101電梯,成為全球最快電梯。


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