点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:强风来袭 “镇楼神器”如何让摩天大楼稳如泰山
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

强风来袭 “镇楼神器”如何让摩天大楼稳如泰山

来源:科技日报2021-07-30 09:24

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  今年第6号台风“烟花”来势汹汹。7月25日,“烟花”逼近上海,全市普降大雨,黄浦江两岸更是狂风暴雨。此时最令人担忧的往往是高楼大厦。然而,有着中国第一高楼之称的上海中心大厦,却稳如泰山。

  科技日报记者了解到,这是位于大厦125层上堪称“镇楼神器”的阻尼器发挥出特殊作用,给这座摩天大楼进行了减振。

  那么,由我国在国际上首创的摆式电涡流调谐质量阻尼器,到底有哪些科学原理?在地震、狂风环境下,又能够起到怎样的作用?

  7月29日,科技日报记者采访了相关专家。

  超高层建筑的高层区域风速比地面大5—6级

  “随着社会经济的发展、城市人口密度的增长,城市用地越来越稀缺,高层建筑和超高层建筑日益增多。”中国矿业大学力学与建筑工程学院教师丁北斗博士说,超高层建筑高层区域的风速比地面大5—6级,尤其风速较大时,建筑会产生晃动,使人有眩晕的感觉。

  在江苏建筑职业技术学院建筑建造学院院长方桐清博士看来,目前超高层建筑需要解决的技术问题很多,抗风是其中最重要的技术问题。

  方桐清告诉记者,由于超高建筑高宽比大,建筑物对外力反应强烈,在风荷载作用下建筑物晃动幅度会较大,这不仅会增加结构疲劳降低建筑物的安全性,也会大大降低人们生活的舒适度甚至产生眩晕。

  所以,以物理原理和科学办法调谐惯性力、减少振动反应、降低结构疲劳,是超高层建筑抗震设计中的重要技术问题。

  丁北斗也介绍,建筑物高度和高宽比增加以及新型轻质高强材料的使用,致使结构刚度和阻尼下降,在地震或者强风等激励作用下的动力反应强烈,很难满足建筑结构安全性、舒适性和使用性的要求。

  建筑物在提高强度的同时,又会增加自重和刚度,同时还必定会减小延展性。再加上现代建筑除了需要满足本身的使用功能外,还要与艺术感相结合。因此迫切需要寻求更安全、合理、经济的抗震设计方法。

  记者了解到,目前,安装在上海中心大厦的摆式电涡流调谐质量阻尼器,当强风来袭时,装置使用传感器,既能够探测风力大小和建筑物的摇晃程度,又可通过计算机经由弹簧、液压装置来控制配重物体向反方向运动,从而降低建筑物摇晃程度。

  设计灵感不仅仅来源于“烛龙之眼”

  在方桐清眼里,该大厦使用的摆式电涡流调谐质量阻尼器,其设计灵感不仅仅来源于我国优秀传统文化中的“烛龙之眼”,关键在于我国科技工作者在国际上首先把电涡流和可变阻尼同时在被动式TMD(调谐质量阻尼器)中成功应用,从而创制出了摩天大楼应对台风和地震时的“秘密武器”。这既是国际上超高层建筑被动控制技术的标志性成就,更是我国科技工作者创新创造、聪明智慧的结晶。

  “该大厦的摆式电涡流调谐质量阻尼器,是电涡流技术和可变阻尼在国际上被动式阻尼器中的首次应用。”扬州大学建筑科学与工程学院姜治军博士说,阻尼器由吊索、质量块、阻尼系统、主体结构保护系统4部分组成,质量块重达1000吨,它由12根长25米的钢索吊住,是目前世界上最重的摆式阻尼器质量块。

  姜治军介绍,该阻尼器质量块和吊索构成一个巨型复摆,它与主体结构的共振,能消减大楼晃动。在质量块下方,圆盘状的磁场源与金属板构成了电涡流阻尼系统。在风荷载或地震作用下,建筑物主体结构会产生晃动,进而带动阻尼系统的金属板一起产生振动,从而控制整个楼体的频率,保持整个建筑的平衡。

  “这是由于阻尼系统中磁场的存在,振动的金属板内将产生电涡流,从而将动能转化为电磁能,最后再转化为热能逐渐耗散,实现了摩天大楼良好的减振效果。”姜治军说。

  姜治军还告诉记者,与传统黏滞阻尼器相比,摆式电涡流调谐质量阻尼器的优势明显。其中,最为突出的是实现了阻尼可调,确保阻尼力满足设计目标。其次,阻尼杆件尺度和重量均较小,运输和安装十分方便,有利于在超高层建筑中使用。

  另外,由于阻尼系统不需要工作流体,可以避免由于阻尼器构件变形引起的密封圈漏液问题,有效降低了维护成本,延长了装置的使用寿命。

  “作为被动控制技术之一的调谐质量阻尼器由于占用建筑面积少,以及便于安装、维修和更换、经济实用等,今后将会在生产实践中得到更多应用。”丁北斗说。(过国忠 葛志亮 虞 璐

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 第十七届夏季达沃斯论坛在辽宁大连举行

  • 第四届链博会:人工智能赋能千行百业

独家策划

推荐阅读
瑞士巴塞尔大学科学家研制出一款多功能纳米递药机器人,由推进模块和有效载荷模块构成,两种模块可重复使用,并能够自行组装。
2026-06-24 09:58
从“双链贯通”升级为“四链融合”,折射出中国推动科技创新与产业创新深度融合的有力步伐。
2026-06-24 09:48
该成果通过改善帕金森患者最难治疗的行走障碍,开启了个性化神经调控新篇章。
2026-06-24 09:47
国家卫生健康委23日印发《营养指导员服务技术指南(试行)》,针对营养指导员提出营养监测与调查、膳食营养状况评价、营养咨询与指导、营养配餐、营养科普教育等五方面工作的技术能力要求。
2026-06-24 09:46
国家粮食和物资储备局23日发布的最新数据显示,随着夏粮陆续收获上市,旺季收购正逐步展开。
2026-06-24 09:44
瑞典哥德堡大学和查尔姆斯理工大学研究团队在人工智能(AI)应用方面取得新成果,教会一款名为SmartTrap的AI系统使用光学镊子,从而让光镊实现了全自动运行。光镊是一种利用高度聚焦的激光束来操控微小物体的技术,其操作对象包括单个DNA分子、活细胞以及其他直径远小于发丝的微观粒子。
2026-06-23 09:40
“十五五”规划纲要提出,建立健全数据产权、流通利用、收益分配、安全治理等数据要素基础制度。
2026-06-23 09:38
上午9时,随着小浪底水利枢纽3个闸门徐徐升起,巨大水流喷涌而出,在空中形成层叠奔涌的排浪,轰鸣着冲向水面——2026年度黄河调水调沙正式启动。
2026-06-23 09:35
2026年,发布《高端科学仪器创新发展行动计划》,推进“AI+”赋能仪器创新,鼓励建设全自动“黑灯”实验室等前沿科研新范式……灵心巧手(北京)科技有限公司联合创始人左家平举起一款灵巧手向记者介绍:“我们最轻的灵巧手只有370克,但它能提起50公斤重物。
2026-06-23 09:34
中国散裂中子源科学中心与港澳8所高校合作共建大湾区首台同步辐射光源,所有谱仪面向港澳全面开放,港澳用户完成实验课题超过100项,产出系列重要成果。据了解,2025年,“深圳-香港-广州”创新集群首次跃居全球创新指数第一,“澳门-珠海”集群连续两年入围全球百强,国际科技创新中心地位进一步凸显。
2026-06-23 09:30
准确来说,“原位纳米晶限域”是一种让晶体在生长过程中“长得好又长不大”的精细调控技术。科学家在材料结晶前,预先混入一种可聚合配体,它在晶体刚冒头时原位形成一张分子级的“网”,网眼便是晶体生长的唯一空间。
2026-06-23 09:29
这就是“管中窥豹”的困境,也是当前AI辅助荧光成像面临的核心难题。团队的解决思路颇具巧思:提出了一种全新的通用型荧光成像复原网络LargePNet。
2026-06-22 09:45
6月20日,中技船舶首批9艘新能源船舶集中试航仪式在广西南宁港举行。9艘船舶包含无人驾驶智慧船、商用作业船、民用休闲船,适配执法巡逻、景区观光等各类场景,助力内河航运绿色转型。新华社发
2026-06-22 09:44
法国“科技万岁”科技创新展6月20日在巴黎闭幕。法国“科技万岁”科技创新展创立于2016年,是科技创新和初创企业的重要展示平台。图为一名男子在“科技万岁”科技创新展上体验VR设备。新华社发
2026-06-22 09:44
英国《新科学家》周刊网站在近日的报道中指出,科学家正奋力探索多条有望恢复听力的道路,新一代治疗技术正在集中爆发。对于重度或极重度听力损失者,人工耳蜗植入也能极大改善他们的生活质量。
2026-06-22 09:44
在全球产业链、供应链面临复杂性和不确定性的背景下,第四届中国国际供应链促进博览会(以下简称“链博会”)如期而至。本届链博会首次设立人工智能专区以及升级的“数智科技链”,让联合国贸易和发展会议资深经济学家梁国勇高度期待。
2026-06-22 09:44
历时8年、由全球多个机构38位科学家共同完成的一项国际研究发现,线粒体并非通过简单扩散为细胞核提供能量,而是铺设“专线”供能,即通过一种此前未知的直接物理连接将能量分子定向输送至细胞核。
2026-06-18 10:33
近日,2026年上海国际养老、辅具及康复医疗博览会落幕。本次展会直观印证,人工智能既是夯实基础养老保障的务实抓手,更是释放银发经济增长潜力的核心引擎。
2026-06-18 10:32
奇索姆不会中文,叶子不会英文,但这并没有妨碍两人在短短几分钟内就交上了朋友,她们的“秘密武器”正是人工智能(AI)。
2026-06-18 10:29
高精度感知技术如何打破实验室的“围墙”,深度融入我们的日常生活?答案,就藏在量子科技与芯片工程的交汇点——让量子“住”进芯片。
2026-06-18 10:28
加载更多