上海中心大廈是如何抗風的？

01-05

台北101大廈有一個巨型的阻尼器，那麼上海中心有沒有類似抗風的東西？

抗風其實分為表皮結構的抗風和主體結構的抗風。

表皮結構最典型的就是玻璃幕牆的抗風，這個與表面風壓有關。每年刮大風的時候總有一些高層建築發生玻璃幕牆脫落的現象，這就是表皮結構的抗風設計出現了問題。

但在結構工程中，我們更關心的是主體結構的抗風設計。因為這才是真正關乎身家性命的事情，表皮結構出現問題可以更換，而如果主體結構出現問題，樓倒人亡 [微笑臉]。

回到上海中心，簡單地說一下，個人覺得抗風上主要有兩點。（學生一個，說得不好勿噴Orz）

1.建築的外形

對於抗風設計，一般的人可能有一種錯誤的「直覺」。覺得我把設計荷載加得越大，配筋越多，越牢固。其實這種想法是錯誤的。

為什麼？學過結構動力學的人都知道有「共振」這個概念。當風荷載作用到建築表面上時，在建築物的兩側偏後的地方會產生漩渦脫落現象。所謂漩渦脫落通俗來說就是指漩渦以一定的頻率從建築物表面脫落。而這個漩渦脫落的頻率與結構外形有關，當漩渦脫落的頻率與結構的固有頻率非常接近時，就有可能使結構產生共振。共振的破壞力是驚人的，對於結構來說十分危險。因此，結構設計中怎樣減弱或避開荷載頻率的影響才是更重要的，而不是所加設計荷載越大越好。

我們可以從上海中心的外形（圖1）中不難發現，建築物由下到上截面不斷變化。這樣每個高度上的漩渦脫落頻率將會發生變化，每個高度都不一樣，這樣就難以形成共振。形象一點就是說，我們把漩渦打散了，一個巴掌拍不響，難成氣候。

圖.1 上海中心外形

2.阻尼器

結構抗風中，有一個量十分讓人關註：風振響應。

風振響應就是風荷載下結構產生的位移。同過對風振響應的計算，我們可以得到風對主體結構的等效靜力荷載，也是設計院進行抗風設計的主要依據之一。

學結構的人都知道，安全，適用，是結構設計最基本的兩個準則。阻尼器的主要作用就是控制響應。阻尼器有很多種，其中最常用的一種就是調諧質量阻尼器（TMD），圖2為TMD基本模型。

圖2 TMD模型

如圖2，阻尼器通常都是慣性比較大的東西，通過自身的慣性和阻尼來消耗風荷載對結構產生的能量，從而減少結構的響應。更進一步地，通過調整TMD系統與主體結構的質量比、頻率比和TMD系統的阻尼比等參數，使系統能吸收更多的振動能量，從而大大減輕主體結構的振動響應。這無論是從安全還是適用角度，都是有利的。但對於抗震來說是不利的，所以要協調。

上海中心大廈用的就是這種阻尼器，但有所創新。新聞上說是，"世界首創的擺式電渦流調諧質量阻尼器"。基本原理大同小異。

關於風振響應的知識，可以參考：

如何理解高層結構的風振效應？ - Aaron Yu 的回答

如有錯漏，歡迎交流。

如覺有用，求贊。

提問之前請先自行查找一下相關信息。

世界首創阻尼器在"上海中心"安裝將成為申城新景新華網上海頻道新聞

上海中心阻尼器觀光平台將成科普教育基地

上海中心大廈:阻尼器讓大樓停止搖晃

阻尼器本身並不抗風，只是通過反向搖擺來對沖樓梯橫向擺動，提高舒適感和安全感。上海中心也有，在8區和9區之間吧。

抗風就是靠基礎，支柱和光滑的外形，硬抗。

風阻尼器是一方面，體型也是一方面。