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本周三，台湾省花莲发生了全台25年来最大强度的地震，多人在地震中遇难或失踪，台湾地震监测机构表示，此次地震震级为7.2级，而美国地质调查局（USGS）报告的震级为7.4级。

地震破坏力之强不仅引发了海啸警报，甚至连海峡对岸的江苏、浙江等省份都有明显的震感。但在一片混乱中，令人毛骨悚然的镜头显示，岛上最高的建筑——耗资18亿美元的台北101大厦 —— 像根棍子一样在“微风”中轻轻摇晃。

全高508米曾经是世界第一高楼的101大厦采用了巧妙的解决方案，可以在面临地震和台风时将整个建筑的晃动减少40%。

一个重达660吨类似单摆，学名叫“调谐质量阻尼器”（Tuned mass damper，TMD）的金色大圆球悬挂101大厦的第92层。当建筑物向一个方向移动时，钢球向另一个方向摆动，保持楼体的整体平衡。如果大风或地震的力量将大厦推向右侧，则球体将立即向左侧提供相等的力，从而抵消初始运动。

所以虽然从外面看大厦摇晃明显，但却不会有倒塌的危险。

这就是所谓的“被动阻尼系统”—— 这意味着它的运行不需要任何外部动力或控制，只需要重力和建筑物的运动。

与此同时，位于球体下方的八支斜向布置的大型油压粘滞性阻尼器用于吸收、耗散其在摆动时的动能。而球体正下方的缓冲钢环则通过八支水平向布置的防撞油压式阻尼器固定，主要用于防止质量块摆幅过大。

伦敦大学城市学院结构动力学教授 Agathoklis Giaralis 将这个巧妙的球形装置描述为“就像一个钟摆”，“这个钢球依靠阻尼装置，旨在抑制结构和球体之间的相对摇摆运动，其作用类似于汽车悬架中的减震器。”

台北101大厦于1999年动工，并于2004年除夕夜竣工向公众开放。从设计上来说它就像一根竹笋，分成八个竹节向上升起，看起来就像一系列叠在一起的方形水桶。

大厦每8层都安装了支撑钢“支腿桁架”，从建筑物的核心延伸到外柱，以增加塔的刚度。其他超高层建筑通常将抗震装置隐藏起来，但在101大厦内部的88到92层，游客可以直接看到660吨的巨星阻尼器。

2015年4月，同样是在花莲附近海域发生6.4级地震时，台北虽然也震感明显，但当时101大厦内的游客甚至还泰然自若的和“正在工作”的阻尼器亲切合影。

虽然看到建筑物摇晃很奇怪，但现代摩天大楼的建造是灵活的，尤其是在诸如台湾这样的地震多发地带。建筑设计师和工程师们往往从结构和材料等多个维度提高建筑的抗震性能。譬如很多材料是有弹性的，这意味着它们会根据作用在其上的负载变化而拉伸或收缩。

当然，虽然单个结构（例如梁或柱）中的变形量非常小，但如果把建筑中所有结构的变形量叠加在一起时，还是可能会导致显著的横向或侧向运动。这些运动对建筑结构本身并不构成危险，但却会造成建筑内部人员的不适。

实际上除了防震以外，仅仅出于防风的目的，超高层建筑也普遍会安装阻尼器。这是因为，即便只是地面上感觉的微风，到了300米的高度，风速也能达到数十米每秒。

风的作用下，大楼的外立面每平方米要承受8公斤相当于一颗保龄球重量的力，足以使大楼摆动幅度达一米。这种摆动下，即便楼体本身依旧安全，楼内的人员也会感到明显的不适。

更严重的是，当风绕过摩天大楼时，会在大楼后面形成不对称的漩涡。漩涡从大楼两边交替脱落时，左一下，右一下，会作用于大楼一个周期性的力，进而引发楼体振动。一旦风力达到一定的程度，可能会引发楼体的共振。这种情况下，大楼的晃动幅度会越来越大，甚至可能引发倒塌。

当然，减少摩天大楼们摇晃的方法有很多。

建筑师们在设计之初就可以在外形结构上充分考虑大风的影响。譬如上海中心大厦是利用不对称形体、锥形建筑轮廓和圆角设计使得作用在楼体上的风力减少了近四分之一；而韩国首尔的乐天世界大厦，则是在顶部楼层使用了一种斜交网络桁架结构来分散风力的作用。

外滩三件套之“打蛋器”上海中心大厦

首尔乐天大厦

但即便如此，如果遭遇强风的侵袭，超高层建筑还是难免会出现晃动。因此，上海中心大厦、迪拜哈利法塔等许多世界闻名的高楼也都额外安装了风阻尼器。

最后，别觉得台北101大厦660吨的大金球就已经够重了，上海中心里面挂着的阻尼器甚至有1000吨重……

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