建在“豆腐”上的摩天大楼

《西游记》中对孙悟空的法宝“金箍棒”有这样的描述：“紧挨箍有镌成的一行字，唤做‘如意金箍棒，重一万三千五百斤’。”如今，矗立于上海的上海中心大厦重量大约是如意金箍棒的十几万倍，就连神通广大的孙悟空来了恐怕也无法拿起。更令人惊奇的是，这根看似坚不可摧的“定海神针”竟是在犹如豆腐一般松软的土地上建造起来的，这背后究竟蕴含着怎样的科学奥秘呢？

上海中心大厦位于上海陆家嘴金融贸易区，现为中国第一高楼。20世纪90年代，上海公布陆家嘴中心区规划设计方案，决定未来要在此区域建立三座超高层标志性建筑，也就是现在的金茂大厦、环球金融中心和上海中心大厦。

想要楼盖得高，首先得把地基建牢。可上海地处长江三角洲冲积平原，地势低平，脚下的土地是由黏土及其他细小颗粒堆积而成，不仅土质松软，而且含水量较高，再加上周围已经高楼林立，在这里盖摩天大楼，就像是在豆腐上立起一根金箍棒——几乎是不可能完成的事。

那么，我们把这件事简单化：如何才能将一根铁棒立在一块豆腐上？直接放上去显然不行，但如果你在豆腐里均匀地插入几根牙签，再在豆腐表面盖上一层塑料板，这样铁棒就能在豆腐上屹立不倒。

同样的道理，既然土地太软，给它加固一下不就行了！工程师想出了一个绝妙的解决方法，那便是在地里插上几根特制的“牙签”，以此增强地基的承重。工人们首先在深约80米的地下找到了合适的土层，相对表层来说，这里的土更加结实，足够支撑起特制的地桩。接着工人们将995根地桩打入地下，并在地桩上建造地基。不过，普通的地桩承重能力较弱，995根地桩加起来也只能承重57万吨，而楼体重达85万吨。所以，工程师在地桩里预留了3个洞，待地基打入地下后再进行高压注浆，填满地桩与土壤间的缝隙。这样，不仅可以将地桩的承重提高到300万吨，还可以增强其与地面的摩擦力。最后，工人们在加固了的土地上建造超大的地基，为后续摩天大楼的建造做足准备。

解决了楼体的承重问题，接下来就是如何把这根金箍棒稳定住。要知道，上海处于亚热带季风气候区，年降水量充沛，易发生洪涝、台风等自然灾害。2024年，14级台风“贝碧嘉”登陆上海，所到之处树木被连根拔起，高空坠落事故接连发生。望着这根高耸入云的金箍棒，人们不禁发出疑虑：“这么高不会砸下来吧？”确实，随着高度的增加，楼体承受的风力越来越大。相关数据表明，在“贝碧嘉”的影响下，上海中心大厦的最大摆动幅度超过1米。不过，坚固的楼体并未因为台风的冲击而倒下，这不仅归功于其符合空气动力学的“扭曲形”楼体，还与内部安装的特殊“阻尼器”有关。这颗被称为“上海慧眼”的阻尼器是抵御台风的法宝，其原理运用了先进的电涡流阻尼技术。当台风冲击楼体时，阻尼器会感知大楼的摇晃，并通过计算机精确控制阻尼器朝着与台风相反的方向摆动，以此降低楼体的晃动程度。在台风期间，这颗重达1 000吨的“上海慧眼”减弱了楼体约40%的晃动，保障了人们的生命安全。