嘉噻那內
地震能震塌高樓，但是想要震倒塔吊，卻不是那麼容易。或者說，震倒塔吊的難度，應該略大於震塌高樓。
1、地震的級別
地震的級別對塔吊的影響顯然非常巨大。通常我們能聽到的震級說的是“里氏震級”，比如，下圖美國的4.4級地震，以及比較新的昨天下午5.6級地震。震級是按照能量劃分的，能量越大，震級也就越強。震級每相差一級，能量約相差32倍。
根據分類，五級以上的地震，可對強度不佳的建築造成損壞。想要造成較大的破壞，至少6級起，此時，釋放的能量約1.5W噸的TNT炸彈，是當年小男孩原子彈釋放的能量。
板殼運動造成地震，以波的形式擴散至地面，分兩種，橫波（Ｓ）和縱波（Ｐ）。縱波的振動方向與前進方向一致，所以不會對地表建築產生大破壞。橫波的振動方向與前進方向垂直，從而使得地表建築收到橫向位移，容易發生破壞。因此，橫波才是罪魁禍首。
縱波傳輸速度快，所以地震的時候顯示感到上下振動，後來才是左右搖晃。地震預報也只能利用這個時間差，儘快發出通知。
2、塔吊的材質與安裝方式
塔吊是建築工地常見的設備，主要用來起吊貨物，以便建造。以前，我還一直沉迷於“塔吊究竟如何逐級安裝”的問題，不能自拔。塔吊是典型的框架結構，材料是鋼鐵。所以其承載能力很強，遠強於鋼筋混凝土的建築。
塔吊的安全性，完全取決於地面的固定連接。如下圖，是預埋螺栓固定方式，將地腳螺栓埋入混凝土中，後期，塔吊的底部就利用螺栓固定。通常來講，結構的破壞都發生於關鍵點處，螺栓就是塔吊的其中一個關鍵點。螺栓的強度，直接影響著塔吊的安全。
3、塔吊的力學分析
如下圖，塔吊受力主要是各部位的重力，以及地面固定端的約束力。正常工作的塔吊，在這些力作用下是不會發生破壞的。然而，地震波的傳來，特別是左右方向的橫波的傳來，讓塔吊開始左右搖晃。
我們把地震波看成是激勵載荷，地震波有一個激振頻率，如下圖。當地震波的頻率與塔吊的固有頻率接近時，晃動就會越來越大。那麼底部的螺栓由於巨大晃動產生額外的力，非常有可能超出螺栓的承受極限，從而塔吊發生傾倒。
與建築不一樣，塔吊的鋼鐵材料是強度非常好的韌性材料。正如前面所說，塔吊如果發生破壞，比如是與地面連接的螺栓承受不住了，或者與螺栓接觸的鋼材發生大變形，讓螺栓脫離出來了。其他部分，基本上很難發生這樣的破壞。因為，關鍵的受力點在底部，左右晃動，力矩最大。
而對於建築，鋼筋混凝土材料是典型的脆性材料，耐壓不耐拉。左右搖晃的建築，總有一側是處於拉伸狀態。當晃動加劇，拉伸超出混凝土的極限時，就發生破壞了。下圖，右側首先扛不住拉伸，發生破壞，在晃動的作用下，向左倒塌。
鋼鐵的拉伸極限約200MPa以上，而混凝土的拉伸極限40MPa，或者多一些，但是遠低於200MPa。
4、總結
由於塔吊材料的強度性能較好，遠優於混凝土材料。所以，依靠地震造成的左右搖晃，很難將塔吊的主體結構震壞。但是，塔吊的主要受力點，即地面固定點，由於固定螺栓和塔吊的作用力隨左右晃動的幅度而增加，變成了塔吊的薄弱環節。
所以，塔吊如果被震塌，多半是與地面固定的位置發生了很大的變形，從而掙脫出螺栓，或者螺栓強度不行，直接斷裂。想要讓金屬材料發這樣的破壞，那麼地震的強度要遠大於震塌建築的強度。
力學Nerd王小胖
5級以上能震到塔吊
