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7月26日上午9点50分左右，台风“烟花”终于在浙江平湖完成了二次登陆（第一次登陆是7月25日，在浙江舟山普陀沿海，之后就直接“滑”到杭州湾去了），并且台风的威力还是很强的，中心附近的最大风力达到了10级。 
因此台风引起的天气变化（比如狂风暴雨），这几天对周边的城市的影响还是非常明显的。联想到前阵子深圳的赛格大厦晃动事件（事件原因是因为风吹，导致大厦顶部的桅杆振动，而桅杆在经历数十年的老化后，其固有频率与大厦本体的固有频率耦合，从而在风的作用下，共振引发大厦晃动）。 
那么上海的中心大厦会不会被台风刮得“东倒西歪”呢？ 毕竟上海中心大厦可是我国的第一高楼啊，高度632米，仅次于世界第一高楼迪拜828米高的哈利法塔。 
但事实告诉我们，这样的担心是多余的。根据报道，7月25日，在台风烟花的影响下，上海中心大厦内部重达千吨的“镇楼神器”发挥作用，出现了晃动，见下动图(2倍速） 
可以看出，这个镇楼神器在不断地摆动，而正是如此，上海中心大厦才能够在大风天保持稳定（除此之外，还有其它因素，下文会提到）。 镇楼神器是什么？ 首先这台镇楼神器的学名叫做“电涡流摆式调谐质量阻尼器”，是不是感觉听上去就非常厉害的样子？ 
没错，实际上这台神器的能力确实非常强悍，先来看看它的一些装置结构的介绍：整体由四大部分组成，分别是质量块、阻尼系统、吊索、主体结构保护系统，总质量达到了一千多吨（注意，咱们看到图片上的那个好看的雕塑，实际上就只是一个雕塑，一千多吨的质量主要来自这个雕塑下方的质量块） 
这个庞然大物被安装在了大厦126层的高度上，可能有人要问，为什么要放这么高呢？实际上这正是涉及了阻尼器的核心原理，也就是为什么阻尼器能够让大厦在大风天保持稳定的关键。 下面的介绍将会分三步进行，首先是调谐质量阻尼器（这是防抖的核心），其次是摆式，最后是电涡流。（也就是上海中心大厦放置的“电涡流摆式调谐质量阻尼器”到底是个啥） 调谐质量阻尼器（简称“TMD”）是啥？ 其实这个东西最直观的就是一个质量块（质量大的同时，体积也不能太大，因此往往都是高密度金属制作，比如我国台湾省台北101大厦安装的调谐质量阻尼器（简称TMD），如下图，核心就是一块660吨的大金属球） 
有人说，听上去这么高科技的东西怎么到你嘴里就成了一颗大金属块了？还别激动，你来看一下这颗金属球是如何起作用的就明白了。 
一般来讲，TMD主要由三个部分构成，分别是：质量块、调谐频率弹性元件（比如弹簧）、阻尼元件。 
而TMD的作用原理就是（下面两段较枯燥，不感兴趣可直接跳过，看动图）： 当所在高楼在外力的作用下（比如风吹），首先大楼本身就会产生一个抖动，毕竟世界上不存在绝对刚体，因此常识中看上去坚固无比的钢筋混凝土大楼，实际上就是一个超大型的弹性体，虽说如此，但从大楼自身安全以及内部人员的体验感来讲，大楼不能有大幅度的晃动，由于TMD的自身振动频率与大楼的主体结构频率相近，因此在遇到外部大风的情况下，TMD的振动就会比较剧烈（相比于大楼振动而言），因为原本属于大楼振动的部分能量都被转移到TMD上面来了。 因此这时候TMD的振动行为就显得非常关键，在质量块以及弹性元件（如弹簧）的作用下，会产生一个与大厦主体反向的共振行为，说到这大部分朋友应该都明白了，既然都是反向振动了，那大厦本身的抖动自然也就被减弱了。 如果上述讲解看不大懂，那么可以看下面这幅动图 
这位小朋友同时在晃动两栋“大楼”，这两栋楼唯一的区别在于顶部有没有吊配重块，实验很明显的告诉我们，顶部吊有配重块的大楼更加稳定。 什么是摆式？ 看到这，也许部分朋友有疑问了，你刚才提到了这个TMD的三个组成部分，其中就有一个弹簧，但是我看台北101大楼的那个金属球以及上海中心大厦的镇楼神器，可都是那吊索吊着的啊，好像没有弹簧吧？ 没错，能观察到这一点的朋友很细心。但实际上这并不是什么大疑问，因为所谓的弹簧，其实提供的是一个回复力，而这种回复力也可以通过摆动方式达到，毕竟重力会迫使金属球趋于最低点。
什么是电涡流？ 虽然大楼在TMD的帮助下，主体本身不会明显晃动，但是这个振动能量却是一直存在着的，只是转移到TMD身上了，因此这时候我们也要考虑如何消耗掉这些能量才行。那么如何才能使一颗摆动的大金属块静止下来呢？ 靠空气阻力？没错，一般情况下，单摆在失去外部动力下，依靠空去阻力最终就能停下来，但你要知道如果让一颗上千吨重的物体吊在大楼里就那么晃着，显然不是办法，这时候阻尼器就派上用场了。 然后阻尼器也是分好多种类的，比如油阻尼、黏滞阻尼、电涡流阻尼等等，比如台北101大厦的阻尼器就是油压阻尼器，而上海中心大厦的就是电涡流阻尼，这是比较先进的一种阻尼方式，因为我们知道，所谓阻尼，其实就是阻止运动继续进行，因此最简单的方式就是利用直接接触，让摆动的质量块停下来。
然而长时间的直接接触使用，就不得不面临机械摩擦、还需要定期润滑、维修等等。但是电涡流阻尼不存在这样突出的弊端，因为它依靠的电磁效应，所以不必直接接触。
说来也简单，其核心原理只需要中学物理水平就能理解。当一个金属导体在磁场中运动，或者处于变化的磁场中，那么金属导体内部就会产生感应电流，并且这种电流会在导体内部形成回路，也就是涡流状的电流。
此时由楞次定律，我们可以轻易知道，如果这个导体在磁场中运动时，会存在一股阻尼力，也就是阻碍运动进行（类似于阻尼摆）。 以“电涡流摆式调谐质量阻尼器”为例，其质量块会与一个永磁体固定在一起，之后通过上述过程，质量块的巨大动能转为了电阻热能，如此一来，也就很好的实现了耗能减振的目的。 总结 除了拥有先进的电涡流摆式调谐质量阻尼器之外，上海中心大厦之所以的稳如泰山的原因还有一个，那就是它独特的外形，每升高一层，就会扭曲近1度，而这样的构形也能够对抵御台风影响起到一定帮助。
实际上这次台风“烟花”只能算是一道小菜，因为之前2019年的超强台风“利奇马”侵袭时，上海中心大厦也安然无恙。 #上海中心大厦如何抵御“烟花”冲击# |
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