嘉噻那內
地震能震塌高楼，但是想要震倒塔吊，却不是那么容易。或者说，震倒塔吊的难度，应该略大于震塌高楼。
1、地震的级别
地震的级别对塔吊的影响显然非常巨大。通常我们能听到的震级说的是“里氏震级”，比如，下图美国的4.4级地震，以及比较新的昨天下午5.6级地震。震级是按照能量划分的，能量越大，震级也就越强。震级每相差一级，能量约相差32倍。
根据分类，五级以上的地震，可对强度不佳的建筑造成损坏。想要造成较大的破坏，至少6级起，此时，释放的能量约1.5W吨的TNT炸弹，是当年小男孩原子弹释放的能量。
板壳运动造成地震，以波的形式扩散至地面，分两种，横波（Ｓ）和纵波（Ｐ）。纵波的振动方向与前进方向一致，所以不会对地表建筑产生大破坏。横波的振动方向与前进方向垂直，从而使得地表建筑收到横向位移，容易发生破坏。因此，横波才是罪魁祸首。
纵波传输速度快，所以地震的时候显示感到上下振动，后来才是左右摇晃。地震预报也只能利用这个时间差，尽快发出通知。
2、塔吊的材质与安装方式
塔吊是建筑工地常见的设备，主要用来起吊货物，以便建造。以前，我还一直沉迷于“塔吊究竟如何逐级安装”的问题，不能自拔。塔吊是典型的框架结构，材料是钢铁。所以其承载能力很强，远强于钢筋混凝土的建筑。
塔吊的安全性，完全取决于地面的固定连接。如下图，是预埋螺栓固定方式，将地脚螺栓埋入混凝土中，后期，塔吊的底部就利用螺栓固定。通常来讲，结构的破坏都发生于关键点处，螺栓就是塔吊的其中一个关键点。螺栓的强度，直接影响着塔吊的安全。
3、塔吊的力学分析
如下图，塔吊受力主要是各部位的重力，以及地面固定端的约束力。正常工作的塔吊，在这些力作用下是不会发生破坏的。然而，地震波的传来，特别是左右方向的横波的传来，让塔吊开始左右摇晃。
我们把地震波看成是激励载荷，地震波有一个激振频率，如下图。当地震波的频率与塔吊的固有频率接近时，晃动就会越来越大。那么底部的螺栓由于巨大晃动产生额外的力，非常有可能超出螺栓的承受极限，从而塔吊发生倾倒。
与建筑不一样，塔吊的钢铁材料是强度非常好的韧性材料。正如前面所说，塔吊如果发生破坏，比如是与地面连接的螺栓承受不住了，或者与螺栓接触的钢材发生大变形，让螺栓脱离出来了。其他部分，基本上很难发生这样的破坏。因为，关键的受力点在底部，左右晃动，力矩最大。
而对于建筑，钢筋混凝土材料是典型的脆性材料，耐压不耐拉。左右摇晃的建筑，总有一侧是处于拉伸状态。当晃动加剧，拉伸超出混凝土的极限时，就发生破坏了。下图，右侧首先扛不住拉伸，发生破坏，在晃动的作用下，向左倒塌。
钢铁的拉伸极限约200MPa以上，而混凝土的拉伸极限40MPa，或者多一些，但是远低于200MPa。
4、总结
由于塔吊材料的强度性能较好，远优于混凝土材料。所以，依靠地震造成的左右摇晃，很难将塔吊的主体结构震坏。但是，塔吊的主要受力点，即地面固定点，由于固定螺栓和塔吊的作用力随左右晃动的幅度而增加，变成了塔吊的薄弱环节。
所以，塔吊如果被震塌，多半是与地面固定的位置发生了很大的变形，从而挣脱出螺栓，或者螺栓强度不行，直接断裂。想要让金属材料发这样的破坏，那么地震的强度要远大于震塌建筑的强度。
力学Nerd王小胖
5级以上能震到塔吊
