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谭平:减震抗风利器 千吨水箱助广州塔抵御“山竹”(图)

2018-09-25 13:26:28

  毁灭性的台风最高风速可达到每小时一百多千米,可轻易吹倒高楼大厦,不过在广州塔上隐藏着一对抗台风的利器:两台各装满10万公升水的巨型水槽……9月16日,“山竹”来袭之后,在网上流传的“广州塔塔顶竟然装了20万公升水,知道为什么吗?”的一段视频不免让人惊叹。

  谭平,广州大学工程抗震研究中心教授,正是这一装置的设计者,他解释道:网传20万公升水的说法并不严谨,实则是两个各650吨水箱,每个水箱的水约350吨,另外300吨是混凝土水箱重量。

谭平 图片来源:广州日报

  “山竹”到来的当日,他像日常一样“轻描淡写”:“只派了一名年轻的老师去塔顶采集数据”,如果放在以前,“要派一大队人上去”。

  “按照我们的设计,再来两个‘山竹’也不怕”,在位于广园路28号的办公室内,谭平说话的语气坚定。

广州塔减震系统施工现场 图片来源:广州日报

  位于广园路28号的广州大学工程抗震研究中心,墙上的牌匾字迹已经斑驳发黄,谭平的办公室就在这栋老楼里。在与办公室相邻的实验室内,堆积着包括广州塔、港珠澳大桥桥墩、高铁桥墩在内的抗震实验模型。

  600多米广州塔的抗震装置就诞生在这栋有些年代的楼里。

  因广州塔回国

  谭平从没有想到过自己的人生会与广州塔联系起来。然而,2006年,正是广州塔让当时在美国做博士后的谭平下定决心回国。

  2005年中,谭平在美国做博士后时,接到自己国内导师周福霖院士的电话,动员他做一点实际的工程项目。老师所说的这次机会指的就是广州塔的抗震系统。

  在美国留学做理论研究多年的谭平有些动心:“可能一辈子就只有这一次难得的机会。”

  当时,谭平的学术之路可谓顺风顺水,他的导师正是当时美国减震控制学会的主席,凭着自身的研究实力,谭平很快就在美国学术界崭露头角。

  在很多人看来,谭平未来之路顺其自然会留在美国发展。谭平却志不在此,“在美国这种发达国家,做理论做实验比较多,但真正用到实际工程的机会非常少”。

  “像纽约、芝加哥,城市建设已经基本完成,新建建筑很少;而中国正是建设的高潮,现在全球最高的二十多栋建筑,有十几栋都是中国的。”谭平心中的天平早已倾斜。他暗自下定决心:“要做出点事才行。”

  老师周福霖的电话就像给他点了一把火,“一着就燃”。在谭平回国前的半年时间里,他就开始在学研之余查阅各种相关资料。他记得很清楚,2006年1月6日回到祖国。不过周末,他没有休息,也没回湖南老家探望父母,而是直接去了办公室开始了筹备工作。

  “对那一年的春节没什么印象了”,谭平隐约记得当时已经接近年关,人们都逐渐进入到放假模式,然而对谭平来说,“紧张的日子刚刚开始”。

  谭平及早地开工,正是预料到了整件事的难度,“仅广州塔的减震方案就做了两年”。此项方案的原理说起来并不难,但在广州塔这一独特造型内具体实施时,“难题就出来了”。

  “抠门”设计师不断优化方案

  当时,谭平去了台北101大厦取经。一研究,他就发现难有借鉴之处。“台北101大厦给了五层楼高的空间做抗震系统,而广州塔只‘给’了两层,还不是完整空间,要与一些观光游乐设施共享。”谭平说,最后他拿到的“地盘”只有不到9米,水平距离±1.2米。

  “空间的高度不够,水平方向的位置也不足,这给我们的挑战非常大。”谭平心里有些打鼓,“基本没有先例可循。”

  更让谭平觉得“雪上加霜”的是,“作为观光塔,要求设备不能用混凝土弄得黑乎乎的,还要具有一定的观赏性”。所以,现在看到的这个水箱造型,既要满足减震功能,又要好看,“这一项,我们花了三个月时间来优化”。

  从刚开始几个不同的方案,到最后确定一个最可行的方案,谭平说:“我们计算分析花了一年多时间。”最后把这一方案确定后,谭平团队又花了数年时间来完成各细部的深化设计,试验与现场调试。

  谭平满眼自豪:“台北101大厦是一个被动控制系统,而广州塔加入了人工智能的元素,有主动控制也有被动控制系统。整个塔遍布传感器,能即时把数据传递到电脑,再根据内置的实时智能算法,可以下指令让减震系统始终处于最优的工作状态,把整个塔的震动减到最小。”

  还让谭平更骄傲的是,广州塔的这套减震系统还是个“抠门”的方案:把塔内原有的消防水箱的质量变成整个减震系统的组成部分。“台北101大厦减震系统的金球花了400万美元,广州塔不可能花这么多钱来做。我们用混凝土增加消防水箱的重量,通过优化外形,结果看起来也还不错。”谭平笑道,“混凝土和水都花不了什么钱。”

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来源:广州日报
编辑:尹文卓

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