摩天大楼为什么可以抵挡台风，风阻尼器，可抵消其晃动的惯性

摩天大楼又称为超高层大楼。各个国家对摩天大楼的定义有区别。中国的建筑规范规定100米以上高度的属于超高层建筑，日本、法国定义超过60米就属于超高层建筑。美国规定152米以上的建筑为摩天大楼。根据世界超高层建筑学会的新标准规定，300米以上才列为超高层建筑。摩天大楼首次兴起于19世纪末美国纽约市与芝加哥地价昂贵的地区，美国芝加哥是世界上摩天大楼规划最完整的城市，2010年，迪拜哈利法塔是人类史上第一座超过600米的摩天大楼，高828米、共168层，是目前世界上最高的摩天大楼，中国上海是摩天大楼发展最快的城市，摩天大楼排名前5名的是：香港、深圳、广州、上海、武汉。

上海的摩天大楼

发达的钢铁技术、钢筋混凝土与抽水泵使建筑极高的大楼成为可能，尤其是新建筑技术与新建材包括电梯的使用。然而，环保组织提出，摩天大楼也会带来一系列环境问题。如居住和工作人员很难逃生、摩天大楼会引起城市热岛效应、引起城市局部风力增大导致峡谷效应、造成炫目和玻璃幕墙反射的光污染、影响候鸟的迁徙、甚至噪声污染等。

台风威力巨大，可以把树连根拔起，把房屋卷走，可以把汽车和人抛到空中，可摩天大楼却安然无恙，是因为安装有风阻尼器。

什么是阻尼器？

阻尼是指振动系统中的振动，在外界或系统本身固有因素的作用下，使振动幅度逐渐下降的特性。在物理学中，引起系统能量减小，可以是摩擦阻力生热，使系统的机械能转化为内能（叫摩擦阻尼），也可以是系统引起周围质点的震动，使系统能量逐渐向四周辐射转化为波的能量（辐射阻尼）。简单地说，阻尼是指阻碍物体的相对运动、并把运动的能量转化为热能或其他可以耗散能量的一种作用。振幅随时间减小的振动称为阻尼振动，阻尼运动的能量不断减少，属于非简谐运动，理想的简谐运动属于等幅振动的无阻尼振动。

一种阻尼器

阻尼的作用：可减少机械结构的共振振幅；有助于机械系统受到瞬时冲击后，很快恢复到稳定状态；减少机械振动产生的声辐射，有效地抑制共振，减弱噪声；提高各类精密机器（如机床）的抗震性和动态稳定性；有助于降低结构传递振动的能力。例如，汽车上的阻尼器可抵消碰撞时产生的动能，保证人员安全。

提供运动阻力，耗减运动能量的装置叫阻尼器，作用是吸能减震，在航天、航空、军工、枪炮、汽车、建筑等行业有广泛的应用。阻尼器的种类：弹簧阻尼器，脉冲阻尼器，旋转阻尼器，风阻尼器，液阻尼器，粘滞阻尼器，阻尼铰链，阻尼滑轨，液压阻尼器等。

阻尼运动的图像描述

摩天大楼的阻尼器为风阻尼器。主要部分是由钢索悬吊很重的配重物体，悬挂在大楼的中上层，看起来就像一个巨大的钟摆，当台风来袭时，风阻尼器上配备的传感器可探测到风力大小和建筑物摇晃程度，经过自动计算控制弹簧、液压装置控制配重物体运动方向和摆动的幅度，以降低建筑物的摇晃程度。

其工作原理就是产生与晃动方向相反的移动，抵消大楼晃动的惯性。如果台风从南面吹向大楼，风阻尼器就产生一种与风向相反的向南摆动，有效地降低大楼摇晃的幅度，抵消台风对摩天大楼的影响。一般可减弱台风40%左右的能量。

摩天大楼的风阻尼器

台湾的101大厦、上海中心大厦和环球金融中心都装有风阻尼器。据了解，全球最大的风阻尼器是台湾的101大厦，安装在88层至92层楼之间，总重660吨左右，是一种可参观的外露式风阻尼器。上海中心大厦和环球金融中心的风阻尼器，可以降低振动幅度43%以上，单边摆幅可达到40–50厘米。

当然，摩天大楼抗风抗震主要还是依靠大楼的结构和外形设计，阻尼器只是稳上加稳而已。资料显示，摩天大楼建筑采用的钢筋混凝土要比普通建筑所使用的强度高出两倍以上。

来源：理性科普者