超强台风为什么吹不垮高楼大厦?

用户94323964087


这两天山竹台风来势汹汹,把香港、深圳、广州弄的一片狼藉。特别是一组深圳平安大楼分钟飘摇的画面,更是惊心动魄。那么,即便大楼如此“飘摇”,为什么还是吹不垮呢?



其实,高层建筑在设计建造的时候,都已经考虑到了遇到超强风的情况。特别是沿海地区的高层建筑,更是考虑到了出现台风的情况。从工程、力学、结构等方方面面都进行了抗风设计。故而,只要是工程合格的大楼,即便台风来袭,也不会被吹到,最多就是像深圳平安大楼一样晃荡几下。比萨斜塔即便那么斜,也没见它塌下来,关键是材料牢固地基也抓的紧。



就像是一个大树一样,只要根系扎的紧,树干结实,风再大也就是弯曲的很一点。大厦虽然没有树木的弹性,但是作为一个整体,只要地基搞的实在,墙体搞的结实,台风也只能把大厦吹的摇晃几下,而不可能把墙体吹裂,摇晃后大楼就从新恢复到原来的状态。

另外,高层建筑还会装上一个大楼的“定楼神器”:风阻尼器。这东西就是一质量巨大的重物,安装在大楼高层,可以利用自身的重力惯性减少大楼的震动幅度。如下图所示:



当台风来临时,风阻尼器系统使用传感器来探测风力大小和建筑物的摇晃程度,并通过计算机经由弹簧、液压装置来控制配重物体向反方向运动,从而降低建筑物的摇晃程度。其运作原理就像身处摇晃小船上的人,将身体朝小船晃动的反方向移动,来取得平衡。计算表明,引入阻尼器后可以减少风力加在大楼上40%的加速度,效果十分明显。


PhD肖


俗话说:树大招风风撼树,人为名高名丧人。按道理说,高楼大厦在遭遇台风冲击的时候,应该损坏最严重。但现实情况是,我们看到的都是低层建筑受损严重,那些几百米高的大厦反而受损不大。这是为什么呢?

高层楼房除了在外形设计上,用特别的造形减少对风的阻力外,为了防止大楼摇晃吹倒,还在超高层大楼上安装风阻尼装置。比如,我国台北的101大厦竣工于2003年10月,是当时的世界第一高楼,它除了在结构上有特别的设计之外,最重要的是那个象陀螺似的球形风阻尼!遇到台风或者地震时,通过摆动来缓冲高楼的晃动。

今天“山竹”到达深圳之后,已经有不少网友说自己所在的30多层明显在晃动,有的窗户玻璃有破损。不过还好,没有高楼出现损坏的情况,可见,我们国家现在的高楼抗超级台风的能力是很强的!事实上,每年都有台风登陆沿海城市,但从来没有发生过高楼被吹倒的情况。


山人的生活感悟


俗话说高处不胜寒,越往高处,风力越大,高楼大厦受大风的影响越容易摇晃,以最近肆虐广州的台风山竹来说,台风的威力可是有目共睹的,轻则吹翻屋顶、汽车、吹断树木,重则会引发海啸。而台风对于几百米的高楼大厦的影响也是至关重要的,所以摩天大楼在设计之初就对各种各样的风如何防范做了相对应处理,既要求高楼在遇到强风是摆动(不摆容易折断)又不能摆动幅度过大甩断,所以针对高楼防风措施简单来说有两种防风措施:主动和被动。






像这次台风山竹肆虐广州,那广州的地标性建筑小蛮腰——广州塔会不会受台风影响呢?又是怎么防风的呢?广州塔的高度达到了600米,目前是中国第一高塔,作为广州地标性建筑物,看到的人都会有一种想要登上去俯瞰广州的冲动,光是想一想小蛮腰就让人心旷神怡感到舒心。





广州塔的建造可以说是建筑史上的一个奇迹,当然这个奇迹并不是随便设计建造的,特别是在遇到强风天气如何保证不出问题才是最重要的,传统的高楼大厦在遇到强风天气时,会成为阻碍风通过的一堵墙,所以楼都会左右前后摇摆,容易发生危险,所以要杜绝楼层摇摆过度,所以都需要在高层安装“风阻尼器”,像台北101大厦就安装了世界上最大的机械式风阻尼器,重量达到660吨(世界上最大的风阻尼器是上海中心大厦的上海慧眼电涡流阻尼器,重达1000吨),用以抵消和减缓强风所产生的摆动幅度。又比如广州塔为了对付强风,首先在结构设计上就独辟蹊径,在钢缆和混泥土的完美结合下,广州塔浑身带劲,所以面对强风依然能够做到动在其中。比如广州塔的特殊外形设计就有助于削弱强风对楼体的影响,当风吹过广州塔时,由于其特殊的外形设计会扰乱影响楼层安全的气流漩涡,其次广州塔外部的格栅设计也有利于削弱台风对楼体的影响。




但是这样的被动设计面对一般的强风时还有有效,但是面对广州每年几次的台风天气时,就真的有点被动了,所以广州塔在设计之初就加入了我国首创的主被动复合调谐减震控制系统,相比传统的重达几百吨重的风阻尼器成本更低,减震系数更好,可以说得上是“以柔克刚”。这个以柔克刚的主被动减震系统主要通过塔体从上到下的各个风速、震动传感器来采集信息,继而通过主控室的控制系统将楼顶的两个可以移动的巨型水箱来稳住楼体,这两个水槽里面共装了20万升水,其可以在遇到台风时,反方向移动以吸收风的能量,维持住楼体的稳定,其次还可以减弱台风对楼体的震动。而且这两个巨型水箱还充担高楼灭火水箱。



但是广州塔还充当着电视信号发射的任务,所以塔顶的巨型天线又该如何保持纹风不动和动在其中呢?天线塔桅空间狭小,没办法布置巨型水箱,所以其装了传统高楼普遍安装的风阻尼器,通过球体的反方向摆动来削弱强风对天线塔桅的影响。

所以现在高楼为了能够保证强风甚至台风天气下依然安全,楼体的每个设计上都针对风做了相对应措施,楼体的摆动要控制在设计范围内,摆动产生的影响也会通过内部特殊设计来降低对人体的影响,所以每次有摩天大楼建起的时候都是一次建筑史上的奇迹,就因为其建造难度之大,所以才称之奇迹。


魑魅涅槃


高楼的抗风结构是一个原因,主要的还是,高楼不是孤立存在的,它是大篇存在的,这种大片的高楼群,对风力的影响是很大的,当飓风扫过人类的高楼群时,数量庞大的高楼群,对风速的推进,产生了较大的阻力化解,因此高楼才能屹立于风中不被风刮倒!假如是在平原上一座孤立的高楼,任你高楼,如何设计,都将你吹得毛都不剩!这就是为啥,为什么十多万吨的航母,在大海上也惧怕飓风的原因。


夜朗草介


设计高楼大厦时就已经考虑到它会承受各种各样的荷载;在设计时都按照承受最大风荷载去设计的,所以一般的小台风是肯定没问题的。


纳税筹划


设计高楼的时候已经把能抗多少级台风,抗压承重结构都有精确计算的,你以为高楼随随便便就建起来,像农村建房子吗?


我是妞妞的主人


钢筋混凝土也有弹性模量一说的,所以能承受一定量的变形并回复


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