巨型钢球里的奥秘

代晓琴

吨，是一个质量单位，1吨等于1000公斤。中型卡车的载重量约为5吨，百吨物品需要20辆卡车才能运载。现在，你能想象得出一个660吨的钢球究竟有多重了吧？然而，这还不是重点，重点是有人竟然把这个巨型钢球挂在了一座高楼内。

高楼里的奇景

乘台北101大楼（位于我国台湾地区台北市，高508米，其多顶指标被载入吉尼斯世界纪录）电梯观光而上，你就会看到那个悬挂着的金色球体。它硕大的身躯由41层12.5厘米厚的实心钢板堆叠焊接而成，并用16根直径9厘米、长42米的钢索串联悬挂在这座高楼的88至92层之间。

为了确保其具有柔性，并延长使用寿命，每根钢索又由2000根独立小钢线构成，每根钢线的强度都足以承受整个钢球的重量。所以，我们根本不必担心这个巨型钢球有掉下来的危险。

高楼挂球为哪般

无独有偶，台湾高雄85大楼也悬挂了一个类似的大钢球。之所以在大楼内悬挂钢球，主要是为了解决大楼抗震与防风的两大难题。

原來，台湾岛位于地震带上，且每年夏季都会受到太平洋上形成的台风的影响，因此抗震与防风是高楼必须要解决的两大难题。但两者之间其实存在一定的矛盾，为了防止受到地震的破坏，大楼的主体采用弹性结构，主要靠8根从地下5层贯通到9Q层的巨型钢柱支撑。然而，良好的弹性也造成大楼在临风时顶部摇晃，这不仅会使大楼内的人们感觉不舒适，更可能威胁到楼体结构的安全。

为了解决这一矛盾，人们才在101大楼内悬挂了这个重达660吨的大钢球。一方面，钢球能在地震来临时，让高楼“站稳脚跟”，不至于“头重脚轻”栽跟头；另一方面，大风来的时候，钢球让高楼不至于那么“弱不禁风”而摇摆。

钢球如何消灾避难

巨型钢球能很好地耗减地震、大风给大楼施加的“负能量”，阻碍其危害大楼安全，这样特殊的构件称为阻尼器。据悉，台湾101大楼里的钢球是全球最大的阻尼器，也是全世界唯一可供游客观赏的巨型阻尼器。

阻尼器之所以能消灾避难，主要是通过反向作用缩小大楼受风侵袭时的摆动幅度，从而最大限度地保证大楼结构的安全。在大楼的91层设有一个调整构架，作用是约束所有钢索，在感测到大楼实际摆动周期频率后，通过调整钢索的摆动状态，使钢球与大楼的摆动周期一致，但方向相反。如此一来，钢球的摆动最大限度地抵消了大楼的摆幅，大楼就“站”得平稳了许多。

平时钢球大约每7秒来回摆动一次，因幅度有限而不易察觉。平均一年中，这个钢球的摆动距离有几次会达到35厘米，而当罕见的大台风来袭时，则可能达到150厘米甚至更多。为防止因强台风或地震引起的超过150厘米的剧烈摆动，钢球底部还设置了限制球体摆动的缓冲环，以减轻其副作用。

随着科技的发展，阻尼器在航天、航空、军工、机械等各个领域得到广泛应用，成功地经历了地震、大风等自然灾害的考验，使人们的生命财产安全得到了保障。endprint