宋偉寧：“鎮樓神器”守護中國第一高樓

　　進入立秋節氣，颱風依然是重點防范的災害性天氣之一。面對陰雲變幻、狂風暴雨的強對流天氣，中國第一高樓上海中心大廈卻可以強風侵襲下“高枕無憂”，穩如泰山。這歸功于大廈的“鎮樓神器”——電渦流阻尼器，它有效削減了強風下高層的晃動。近日，新華網專訪上海中心大廈建設發展有限公司工程管理總部結構技術總監宋偉寧，深入探討了這一“神器”的奧秘。

　　新華網：“上海中心大廈阻尼器的工作原理是什麼？”

　　宋偉寧：“它屬于電渦流調諧品質被動式阻尼器，設定的極限擺動值是單邊兩米。”

　　當大樓在強風作用下産生擺動時，千噸重的阻尼器以産生反向運動的方式來抵消大樓的擺動，利用自身的龐大重量來對抗風力對建築物帶來的影響，從而起到減緩大樓晃動的作用，但阻尼器自身運動的能量也需要被盡快釋放。上海中心大廈阻尼器採用了電渦流阻尼技術，利用導體在磁場環境中做相對運動時産生電渦流阻礙導體運動的原理來消減阻尼器的擺動，從而釋放能量。

　　傳統被動式阻尼器一般是黏滯型調諧品質阻尼器，例如臺北101大廈採用的就是這種。從大的分類而言，上海中心大廈的阻尼器也屬于被動式，但在技術上有創新突破。通過永磁體形成的磁場與品質塊一起擺動時，就與下方固定的導體産生相對運動，從而在導體中産生電渦流。電渦流切割磁力線時會産生與導體或磁場運動方向相反的阻力，從而實現減振耗能的作用。電渦流阻尼器相較于傳統的黏滯型阻尼器，具有響應靈敏度高、耐久性強、可實現變阻尼和維護成本低的優點。上海中心大廈使用的電磁渦流阻尼器是由我國自主研發的。

　　阻尼器擺動的極限是有專門設定的，上海中心大廈阻尼器設定的極限值是單邊擺動兩米（以阻尼器中心點到擺動最遠點的距離來計算），這是從安全的角度按照抵禦強颱風、強地震的標準來設防的。當阻尼器的擺動超過一定幅值時，限位保護裝置就會發揮功能。限位保護裝置相當于汽車剎車，當阻尼器擺動達到兩米的時候，它就會將其鎖定，從而保護大樓的建築結構以及周邊的裝飾部件不會受到撞擊。

　　新華網：“阻尼器出現擺動時，大樓裏的人會有怎樣的感覺？”

　　宋偉寧：“這款阻尼器是按照目前國際上最高的舒適度標準即H-10標準來設計的。其要求是：在一年一遇的大風情況下，大樓裏最多只有10%的人能夠感受到大樓在輕微晃動。”

　　阻尼器在設計時會考慮到兩種標準。阻尼器限位設定是一種安全標準，還有一種叫做舒適度標準。就舒適度標準而言，我們的阻尼器是按照目前國際上最高的舒適度標準，也就是按H-10標準來設計的，它能顯著提高建築的品質。舉例來説，當在一年一遇的大風情況下，大樓中最多只有10%的人能夠感受到大樓在輕微晃動，其他90%人是感受不到樓晃動的。但在技術設計時，兩種標準都需要達到。

　　面對大地震、超強颱風時，舒適度不會作為評價指標，安全性是唯一考量的因素。另外，從長遠而言，阻尼器對提高建築結構的耐久性是十分有幫助的。

　　新華網：“2019年，超強颱風‘利奇馬’在浙江省溫嶺市沿海登陸,登陸時中心附近最大風力16級(52米/秒)，颱風到達上海的時候阻尼器也出現了單邊70釐米的最大擺動幅度，面對今年的‘煙花’情況如何？”

　　宋偉寧：“‘利奇馬’颱風使上海中心大廈阻尼器的單邊擺幅達到了70公分左右，今年的‘煙花’颱風，就直接觀測來看，阻尼器擺幅的數據相差不多，目前數據還在匯總分析當中。”

　　2019年的“利奇馬”颱風是上海中心大廈阻尼器全部安裝測試完畢以後所遇到的最強颱風，當時阻尼器的單邊擺幅瞬間峰值達到了70公分左右，如果兩邊加起來，大概是1.3米到1.4米左右的擺幅。今年的“煙花”颱風，全部的監測數據還在收集整理當中，但據我們現場目測來看，它跟“利奇馬”也比較接近，可見今年的“煙花”對上海影響也是比較大的。

　　新華網：“除了阻尼器以外，上海中心大廈外觀在設計上有哪些對抗風力的考量？”

　　宋偉寧：“外觀設計實現了風工程削減風荷載與建築外觀美學的綜合要求。”

　　除了阻尼器之外，大廈的外觀設計也能夠極大程度減輕受到的風力影響。上海中心大廈從外觀上看起來是旋轉上升的建築造型，外幕墻收分向上整體旋轉120度，這個建築造型其實是結合了建築美觀與風工程技術兩方面的綜合考量。

　　從風工程角度來講，建築外表面扭轉的形態對削減風荷載是非常有幫助的。一般而言，頂部區域建築形態扭轉角度越大，對風所引起建築物振動的削減程度越有利，而對于建築設計，建築也有外觀形態的要求，所以必須把這兩方面的因素結合在一起進行綜合評估，從而達到一個最佳的結果。上海中心大廈外形既實現了風工程削減風荷載的要求，又能滿足建築外觀的美學要求，兩者的結合達到了最理想的狀態。

　　（策劃：周琳、林艷興；文字：許超、佘靈；視頻：虞禮鋒、實習生張藝嚴）