台风能掀翻火车，为何100层大楼却不怕被吹倒？其实有秘密武器！
台风能掀翻火车，为何100层大楼却不怕被吹倒？其实有秘密武器！
为什么100层高的摩天大楼在强台风中能够保持稳定，而火车却可能被强风掀翻？本文将以上海中心大厦为例，为您揭秘摩天大楼的防风秘密。
如今摩天大楼已成为一座城市地标性建筑的标配，而且现在的大楼越修越高，但凡有点名气的大楼，普遍超过了500米，有100多层楼。
物体越高，重心点就越高，因此在受到外力影响时，更容易倒塌。
然而这些100多层高的摩天大楼，就算遇到了强台风天气，也能在狂风骤雨中岿然不动。
在我国的河北衡水、台湾省，都曾经因为遭遇超强风，而出现了火车被强风吹掀的极端情况。
火车这样一个庞然大物，面对超强风的时候也会束手无策，那这些摩天大楼又是怎么确保安全的呢？
最重要的肯定是前期工作，也就是地基。
一栋建筑是否稳固，首先就看地基做得如何。坚固的地基可以让建筑物更加稳定，也能抵抗恶劣天气。
合适的地基能够将房屋的重量均匀地分散在地基土中，避免房屋出现下沉或者倾斜，也能够增加房屋的稳定性，提升抗震、抗风的能力。
因此房屋越重，对地基的要求就越高。
以上海中心大厦为例，是目前国内最高的大楼，总高632米，总楼层更是高达132层。
最终大厦的地基足足打了86米深，几乎是29层楼高，而基桩也打了980根。
当然，基桩也不是想打多少就打多少，基桩数量和需要承载的压力有关。
因此在打完桩基后，会进行压力测试，具体来说就是会给基桩施加压力，而且会用超过预定载荷的50%以上，24小时后再来看基桩有没有变形。
如果没有问题，那基桩部分的工作就结束了。
上海中心大厦会在地基上做这么多的准备，不仅仅是因为大厦的设计总高特别高，同样也是因为考虑到了这里的实际土壤情况。
中心大厦位于上海陆家嘴金融贸易区，这里的土壤有些特殊。
上海在地理上位于长江三角洲冲积平原，因此这里的土壤多为黏土，质地松软，覆盖面积更有280米之深。
这样的土壤结构对地基的稳固性要求更高，因此在前期施工时，才会做这么多的准备工作。
以上是最基本的准备工作，接下来就是大楼主体部分的任务。
这也要分成很多块，针对不同的问题采取不同的方案来解决。
大厦主要负责承重的柱子是承重柱，就像我们家里的承重墙，承载房屋重量，保证房屋能盖起来，不会盖着盖着坍塌。
不管是地基还是承重柱，即使在没有任何自然灾害的地区，这两者都是必须要认真完成的部分。
如果这两件事做不好，很容易出现一个后果，大楼根本没有机会盖起来，盖着盖着就会坍塌。
接下来的部分，才是每个地区建筑不同的原因。
地震频发地带的房子抗震能力要优于平原地区，沿海城市的房子，抗风和抗雨能力要优于内地城市。
我们还是以上海中心大厦为例，上海是一个位于沿海的平原城市，因此面临的主要自然灾害是台风。
上海中心大厦在修建时，也考虑到了台风的问题。
遭遇强台风袭击时，建筑物的门窗以及外墙结构很容易受到破坏，并且伴随着变形，甚至是脱落现象。
在一些新闻报道当中，我们经常能看到一些房屋的屋顶，因为遇到了强台风而直接被掀飞，粗壮树木也会被台风裹挟而连根拔起。
因此台风频发的地区，要特别注意建筑物的门窗玻璃以及外墙结构，利用物理特性减少台风对建筑物的伤害。
大楼的整体外观设计显得格外重要，好的设计可以有效削弱台风的影响。
上海中心大厦不同于传统建筑，采用了螺旋上升状的外形设计。大楼每上升一层，就会发生约一度的扭曲。
这样的设计可以有效减缓风流，即使遭遇强台风，也可以利用涡旋脱落效应，使侧力减少24%左右。
在建筑材料方面，高楼大厦所使用的钢筋混凝土也不同于普通建筑。
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混凝土可以分为重混凝土、普通混凝土，轻质混凝土，不同的混凝土等级密度不同。
在土木工程当中，最常见的混凝土是普通混凝土，主要的材质是砂石。
在混凝土当中加入钢筋，这样做能够明显提升建筑的抗拉强能力，也就是我们平常说的钢筋混凝土。
合适的建筑材料也能在一定程度上增加建筑的稳固性，以及抗台风的能力。
还是以上海中心大厦为例，为了抵抗强台风天气，大厦里还放置了一个秘密武器——电涡流摆式调谐质量阻尼器。
它还有一个通俗的名字，上海慧眼。
这是世界上首个安装的电涡流摆式调谐质量阻尼器，总重量为1000吨，放置在距离地面约385米的125层楼。
摩天大楼遇到强台风会发生摆动，这是不可避免的事实。
即使在修建初期打地基时做足准备，建造过程中格外注重建筑材料与外形设计，当强风来袭时，高楼或多或少，依旧会随着强风发生摆动。
让建筑更加稳定，削弱高层的晃动感，是保证高层建筑楼梯稳定与安全的关键。
上海慧眼配备有重物和吊索，我们可以将它看成一个巨大的复摆。
遭遇强风天气时，建筑物会随着风的作用而发生晃动，阻尼器也会随之摆动。
其工作原理是通过惯性来抵消建筑的晃动能量，也就实现了减振消能的目的。
上海慧眼的设计灵感非常有意思，出自于《山海经》中的“烛龙之眼”。阻尼器不仅保证了大楼的安全，减少强风天气下大楼的晃动感，还给大楼赋予了新的文化寓意，和旅游主题。
如今的上海汇演不仅仅是上海中心大厦保证安全的重要工程装置，同时还是大厦的重要观光景点之一。
2018年台风安比登陆上海，最强阵风达到了14级，阻尼器摆动幅度达到40-50厘米。
2019年超强台风利奇马登陆上海，最强阵风高达16级，阻尼器摆动幅度也随之增加到了1.4米。
上海中心大厦在经历过这两场强台风以后，整体建筑仍然保持稳定和安全的状态，这其中就有阻尼器的功能。
想要建造的高层建筑，并非 像大家想象中这么简单。从前期准备工作到后期设计，以及最终方案的落地实施，不仅要考虑到建筑的外观、实用性、科学性，还要考虑建筑的安全性。
正是因为需要在这么多细节上面面俱到，所以即使遇到了强台风天气，百层高楼也可以安全无虞。
参考资料：
[1] 浦东发布《科技与艺术完美融合！“上海慧眼”元旦焕新》2022-01-01