千吨重,镇楼神器显威!台风来袭,上海中心大厦为什么稳如泰山?( 二 )
如果上述讲解看不大懂 , 那么可以看下面这幅动图
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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 。
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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 。
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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 。
那么它的工作原理到底是啥呢?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 。
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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 。
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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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