建在“豆腐”上的摩天大樓

《西游記》中對孫悟空的法寶“金箍棒”有這樣的描述：“緊挨箍有鐫成的一行字，喚做‘如意金箍棒，重一萬三千五百斤’?！比缃瘢Ａ⒂谏虾５纳虾Ｖ行拇髲B重量大約是如意金箍棒的十幾萬倍，就連神通廣大的孫悟空來了恐怕也無法拿起。更令人驚奇的是，這根看似堅(jiān)不可摧的“定海神針”竟是在猶如豆腐一般松軟的土地上建造起來的，這背后究竟蘊(yùn)含著怎樣的科學(xué)奧秘呢？

上海中心大廈位于上海陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，現(xiàn)為中國第一高樓。20世紀(jì)90年代，上海公布陸家嘴中心區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，決定未來要在此區(qū)域建立三座超高層標(biāo)志性建筑，也就是現(xiàn)在的金茂大廈、環(huán)球金融中心和上海中心大廈。

想要樓蓋得高，首先得把地基建牢?？缮虾５靥庨L江三角洲沖積平原，地勢低平，腳下的土地是由黏土及其他細(xì)小顆粒堆積而成，不僅土質(zhì)松軟，而且含水量較高，再加上周圍已經(jīng)高樓林立，在這里蓋摩天大樓，就像是在豆腐上立起一根金箍棒——幾乎是不可能完成的事。

那么，我們把這件事簡單化：如何才能將一根鐵棒立在一塊豆腐上？直接放上去顯然不行，但如果你在豆腐里均勻地插入幾根牙簽，再在豆腐表面蓋上一層塑料板，這樣鐵棒就能在豆腐上屹立不倒。

同樣的道理，既然土地太軟，給它加固一下不就行了！工程師想出了一個絕妙的解決方法，那便是在地里插上幾根特制的“牙簽”，以此增強(qiáng)地基的承重。工人們首先在深約80米的地下找到了合適的土層，相對表層來說，這里的土更加結(jié)實(shí)，足夠支撐起特制的地樁。接著工人們將995根地樁打入地下，并在地樁上建造地基。不過，普通的地樁承重能力較弱，995根地樁加起來也只能承重57萬噸，而樓體重達(dá)85萬噸。所以，工程師在地樁里預(yù)留了3個洞，待地基打入地下后再進(jìn)行高壓注漿，填滿地樁與土壤間的縫隙。這樣，不僅可以將地樁的承重提高到300萬噸，還可以增強(qiáng)其與地面的摩擦力。最后，工人們在加固了的土地上建造超大的地基，為后續(xù)摩天大樓的建造做足準(zhǔn)備。

解決了樓體的承重問題，接下來就是如何把這根金箍棒穩(wěn)定住。要知道，上海處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年降水量充沛，易發(fā)生洪澇、臺風(fēng)等自然災(zāi)害。2024年，14級臺風(fēng)“貝碧嘉”登陸上海，所到之處樹木被連根拔起，高空墜落事故接連發(fā)生。望著這根高聳入云的金箍棒，人們不禁發(fā)出疑慮：“這么高不會砸下來吧？”確實(shí)，隨著高度的增加，樓體承受的風(fēng)力越來越大。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，在“貝碧嘉”的影響下，上海中心大廈的最大擺動幅度超過1米。不過，堅(jiān)固的樓體并未因?yàn)榕_風(fēng)的沖擊而倒下，這不僅歸功于其符合空氣動力學(xué)的“扭曲形”樓體，還與內(nèi)部安裝的特殊“阻尼器”有關(guān)。這顆被稱為“上?；垩邸钡淖枘崞魇堑钟_風(fēng)的法寶，其原理運(yùn)用了先進(jìn)的電渦流阻尼技術(shù)。當(dāng)臺風(fēng)沖擊樓體時，阻尼器會感知大樓的搖晃，并通過計(jì)算機(jī)精確控制阻尼器朝著與臺風(fēng)相反的方向擺動，以此降低樓體的晃動程度。在臺風(fēng)期間，這顆重達(dá)1 000噸的“上?；垩邸睖p弱了樓體約40%的晃動，保障了人們的生命安全。