第04版:爱家

为了抗风 高层建筑都“很拼”

今年5月,深圳赛格大厦多次发生晃动,引起社会广泛关注。

专家给出的结论为,该大厦上下震颤主要受风影响;其主体结构是安全的,内部结构坚固。

其实,风是造成楼体晃动的因素之一。那么,风是如何影响高层建筑的?为了抗风,现代建筑又采用了哪些设计?

高层建筑的设计难点是抗风

“在结构设计中,关键问题就是如何让建筑物抗震、抗风。”中铁建设集团建筑设计院院长张向东介绍,我国大部分地区不在地震带上,因此抗风是设计高层建筑时需要考虑的主要因素。

张向东表示,在正常的风压状态下,若地面风速显示为5米/秒,相当于3级风,那么到90米高度,风速就可达15米/秒;若高度为300米以上,风力将更大,或超过30米/秒,相当于11级风,会产生极大的破坏力。

在11级风中,建筑物会怎样?“比如上海金茂大厦,在风荷载作用下,顶部位移可达0.8米。”张向东说,“这个位移一般人难以察觉。”

如果风的振动频率和建筑物自身的振动频率相同,那么建筑物就会“随风起舞”,这种现象被称为共振。“如果共振超过一定幅度,就会使建筑内的人员感到不适,还会造成安全隐患。”张向东说,“在设计高层建筑时,抗风设计必须满足结构的强度、刚度、舒适度等要求,确保结构在风荷载作用下不会发生倒塌、开裂,也不会发生过大的位移。”

造型、结构和阻尼器联合保障建筑安全

张向东介绍,要解决高层建筑的抗风问题,应从以下几个方面入手。

在设计建筑时,首先应考虑选型。摩天大楼的截面多为圆形、菱形等,极少用矩形。

“风动实验表明,矩形截面靠近边缘处的风力比中部风力更大;采用更接近流线型的截面,有利于减小边缘处的风荷载,进而减小建筑物受到的总风力。”张向东说,比如飞机、高铁的外形都会被设计成流线型,以减小风阻。

其次,建造稳固的建筑,离不开合理的结构。摩天大楼的建筑结构多为下粗上细的锥形结构。

被网友戏称为“开瓶器”的上海环球金融中心大厦,其顶部采用了镂空设计,减小了顶部的风荷载。上海中心大厦则采用扭曲的复杂曲面,有效降低了脱体涡流的发生概率。

为了抗风,现代建筑还采用结构控制的办法,即在建筑物的某些部位设置阻尼器。

阻尼器就是在大楼发生振动时提供阻尼的设备,使大楼的振动变弱,以保障建筑安全。它也被网友戏称为“镇楼神器”。

不过,安装阻尼器的技术门槛和成本比较高。据统计,全球较高的20座建筑中,只有30%的建筑安装了阻尼器。

来源:人民网

2021-07-08 1 1 济源日报 c_69489.html 1 为了抗风 高层建筑都“很拼” /enpproperty-->