“转自：结构设计-公众号“

环顾四周，无论你坐在哪儿，你周围的东西都与工程科学有关。比如你正坐着普通办公椅，在它的制造过程中，工程科学扮演了重要的角色。工程师设计和制造了椅子的面料、面料下面的泡沫、椅子的骨架、塑料扶手，使椅子可以上下移动前后倾斜的机械装置，还有座椅的底盘和滚轮。

走到户外，你会看见公路上的汽车，可能这时候头顶还有一架时速800km/h的客机飞过。路面之下有污水管、雨水沟、电线电狼和燃气管道等等，所有的这一切，当然，也都和工程科学有关。可以说工程科学无不与我们的生活息息相关，本期我们揭开新的文章系列——工程科学发展巡礼，小编将带着大家一起乘着时光机，回顾工程科学发展中的重要里程碑。

有人说，工程师是一群不可思议的人（小编也是这么认为的^.^），他们使我们的世界变得现代化。他们的大部分工作不会出现在公众的视野中，也没有吹嘘和炫耀。但如果没有他们，我们会回到石器时代。

本期文章我们将沿着时间线介绍从1977年调谐质量阻尼器的应用，到2004年米洛高架桥的建成，再到2009年伊斯坦布尔机场的隔震系统。让我们一起步入工程科学的非凡世界吧。

台北101大楼调谐质量阻尼器安装示意

当工程师竭尽全力去解决某些问题时，解决方案有时是非常酷的。调谐质量阻尼器存在于许多像世贸中心那样的摩天大楼中。

摩天大楼会向强风吹来的方向弯曲，当风向或风力发生改变的时候，大楼顶部也会随之移动。有时强风也会造成摩天大楼的振动。这种摇摆会让人感觉很不舒服，尤其是身处顶层的时候。

为了解决这个问题，调谐质块阻尼器应运而生。1977年，位于波士顿的约翰·汉考克大厦(JohnHancockbuilding)成为了世界上首栋使用调谐质量阻尼器的建筑。之所以要使用调谐质量阻尼器是因为这座60层大厦的顶层摇摆得太厉害，甚至使人们产生了晕动症(motionsickness)。调谐质量阻尼器是一个可以自由摆动的重物(通常有数百吨)，就像钟摆一样。它被挂置在建筑物内部，上面配有弹簧或液压汽缸(有时也会同时配备二者)。在弹簧和缓冲装置的作用下，重物将显著地减弱或消除建筑物的摇摆。

台北101大楼调谐质量阻尼器安装示意

你可以在台北的101大厦中亲眼看到调谐质量阻尼器。一位游客拍摄了阻尼器在一场地震中摆动的视频，并传到了YouTube上。这个阻尼器的重量接近150万磅(660吨)，看着这样一个大家伙自由地摆动是非常令人惊讶的。 

台北101大楼调谐质量阻尼器摆动视频

如果要在2004年用很低的成本建造一座跨越一个又深又宽的峡谷的桥，你该怎么办呢?这就是法国建筑工程师米歇尔·维洛热开始着手在法国米洛附近设计一座桥梁时所面对的情况，这座桥最终成为了米洛高架桥。那个峡谷有8070英尺(2460米)宽，并且谷中的某处深度达到了不可思议的程度一位于那里的索塔要有1130英尺(345米)高。维洛热设计的大桥有七座索塔，每座索塔的两侧有斜拉索。为了降低成本，大桥在景观上尽可能地减少了视觉上的冲击，这使得它的建造成本相对较低。

米洛高架桥

（图片来源于网络）

米洛高架桥属于典型斜拉桥，该体系胡特点是桥面需要处理来自斜拉索和索塔在水平方向上由于载荷产生的挤压。每座索塔的两侧都会辐射出一组斜拉索，与公路中央的钢结构箱梁相连，箱梁的尺寸是13英尺×14英尺(4米×4.2米)。公路是三角形桁架结构，在箱梁两侧像悬臂一样伸出。这样的设计既符合审美又结构简约。

风是一个很大的考验。桥面的横截面看起来像是倒置的羽翼，这样设计能够将风力转化为对斜拉索的拉力，从而避免桥面摆动。

1995年日本神户大地震中被毁坏的桥梁

（图片来源于网络）

2010年海地地震期间，大量的建筑物倒塌。成千上万人因此丧生。在一座城市里，只有10%的建筑还没有倒下，大部分是没有经过抗震设计的房屋。

2009年完工的伊斯坦布尔机场

另一套系统使用的是缓冲垫。缓冲垫被安装在建筑物和地面之间，允许地面相对建筑物移动1英尺(0.3米)以上。因此当地震来袭时，建筑物基本不会发生晃动。

发展至今，几乎每一个工程结构都要进行抗震设计，工程师的任务就是：即使在发生罕遇地震，也要保持屋顶在你的上方。

好了，那本期我们就暂时追溯到1977年，回顾了当前最常用的TMD减振技术的应用以及两项著名的工程案例，感兴趣的小伙伴可以继续阅读更多相关资料，我们下期见！

注：本文部分文字摘自《工程学之书》

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