東方明珠？那已經是老黃曆了。
從2010年開始，中國的最高塔已經被廣州新電視塔刷新。它的總高度600米，遠超東方明珠電視塔的468米。是中國第一高塔，世界第二高塔，僅次於東京晴空塔。
有央視新辦公樓“大褲衩”的美名在前，市民們也是為了城市新地標的名字操碎了心。
櫻桃樊素嘴，楊柳小蠻腰。是白老爺子的千古名句，吟誦千載。因為廣州新電視塔獨特的扭轉造型，就被親切地叫做“小蠻腰”。從此，“北有大褲衩，南有小蠻腰”的江湖排行，在坊間叫響。
“無論走到哪裡，只要我抬起頭，要麼是看到星星，要麼是看到‘腰’。這就是廣州夜景的全部”，一位登過小蠻腰的遊客在微博裡這樣寫道。
同是腰間盤，為啥 “小蠻腰”就這麼突出，人家可是憑本事“楚腰纖細”的，這個纖細而動感的“腰”著實給結構工程師出了個大難題。這種獨特造型，在建築結構設計上需要經過千萬次計算的考驗，才能達到防風抗震的設計要求。
我們知道，一座建築如果想要穩定、堅固，並且儘可能高，最重要的因素有這麼幾條：
一是重心要低，最好是上細下粗。這樣，下面的結構承擔得起上面的重量，萬一發生了地震，左右搖晃，上面的結構也不容易垮塌。
二是結構要對稱，結構當中受力均衡，不會有某一個方向上的薄弱環節，也就是“命門”，來破壞整棟建築的穩定性。
三是結構要“敦實”，越往下的部分越厚重，這樣才能維持建築足夠大的剛度，保證足夠的抵抗變形的能力。
對照這三條要素，小蠻腰的設計可謂是顛覆性的：它中間細，頂端粗，上大下小，打破了重心低的原則；它橢圓形拉伸的鋼框筒扭轉偏心，打破了對稱的原則；它通體鏤空，打破了密實的原則。如此不走尋常路的設計理念，背後需要結構工程師巧思妙想、科學把控，將劣勢一條條擊破。
“小蠻腰”的抗震設防烈度和設計峰值加速度的概率水準取 100 年超越概率 5%，在基本設防烈度下抗震設計控制目標為主要受力構件處於彈性狀態，在罕遇地震作用下則通過控制構件的塑性變形實現不倒塌的抗震設計控制目標。
為了蓋好這座打破常規的建築，清華大學、同濟大學、廣州大學等高校以及許多科研院所都參與其中。同濟大學負責“小蠻腰”的抗風性能和對策的研究，廣州大學則負責研究建築物的抗震性能。科學家們按1比50的比例尺為“小蠻腰”製作了一個12米高的模型，然後對這個依然十分龐大的模型施加各式各樣的外力，由此檢測整座廣州塔尤其是“小蠻腰”最薄弱的腰部會不會發生破壞，進而確定“腰”的具體形式和尺寸，以便獲得抵抗外力作用的最佳狀態，從而讓“腰”更健康，讓廣州塔更安全。
本工程結構外型為兩頭大、中間小，腰部處外框筒最小直徑僅 20.6m，地面以上 168m～334m為鏤空段，不設樓層，僅佈置4道腰部支撐把內外筒聯繫起來，腰部處抗彎剛度較小；而在 334m 以上有 22 個功能層，較大的質量集中在頂部，因此在地震作用下結構加速度響應比較大，尤其是天線桅杆的鞭梢效應很明顯。 分析認為在腰部（270m）附近的外框筒的斜撐、核心筒以及天線桅杆的底部為較薄弱的部位。在廣州大學進行的 1 ∶ 50 震動臺試驗也證明了在罕遇地震作用下，上述部位的鋼構件局部出現塑性現象，混凝土構件局部開裂。
可無論是風還是地震，都不會以一個固定大小的力均勻地作用在建築身上，它們的行為極其多變。一旦風或地震的頻率恰好與建築物的自振頻率重合了，建築物就會來回震盪，輕則使人感到晃動，重則造成安全問題，“小蠻腰”可不能這麼任性地扭起來！
之前介紹過在臺北101大樓的樓頂，有這樣一個重達660噸的大鋼球。它被懸掛在建築的頂端，在大風吹來和發生地震時的時候緩解大樓的振動。
如果在沒有風的時候，這樣碩大的鋼球懸在這裡，除了給建築物增加了額外的負擔以及供遊人拍照以外，便沒有什麼用處。如何“變廢為寶”，利用起這個大鐵球呢？
小蠻腰的工程師們想到了一個聰明的辦法：與其讓這塊幾百噸重的大配重就這麼閒著，不如讓它來做消防水箱。
工程師們在頂層的安裝了兩個各540噸容量的鐵質消防水箱，水箱下面裝有軌道並帶有控制裝置。水箱平時當阻尼器用，當塔身晃動時，水箱受計算機控制向反方向滑動以消除塔身的晃動。而一旦建築發生了火災，在外部消防無法到位時，這兩個水箱可便可以承擔兩個小時的噴淋滅火任務，為人員的逃生爭取到寶貴的時間。
另外，廣州塔的鏤空外形經過專家的巧妙設計，不僅沒有成為影響建築安全的缺點，反而是一個有益於結構抗風、抗震的優點。由於它透風，所以受到的風力會比較小；鏤空的形式同樣大大降低了建築物的自重，使得廣州塔在面臨地震時能夠以更輕盈的姿態面對，抗震能力得到了很大的提升。
廣州塔以其能夠抵禦7.8度烈度地震和12級颱風的超高強度，以及超過100年使用壽命的超長耐久性設計贏得了世界的讚歎。
文章部分選自 中國第一高塔廣州“小蠻腰”:如何抗12級颱風
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