高楼VS“利奇马”，如何实现稳赢？

文章转载自公众号 :CABR建筑抗风研究所 

作者:唐意

夏季是台风的高发季节，就在10日凌晨，超强台风“利奇马”在浙江温岭登陆，中心最大风力达到16级。台风掀起骇浪惊涛，其破坏力真是惊人！

（图片来源于网络）

　　面对台风，楼是否也会和人一样瑟瑟发抖呢？答案显而易见。

（图片来源于网络）

　　这可咋整，俺们工程师有什么办法能让楼稳一稳吗？所以这期一开场，新人小编带着困惑，毫不客气地向抗风所唐博士抛出了两道题：风来了，高楼为何容易振动？如何减小楼的风振？

　　业界大神唐博士和蔼地给小编“赐座”，准备和俺唠点专业的——关于风与楼的那些事！

风有“轻柔手”，楼具“细长姿”

　　风来了，高楼为何容易振动？抛开抖振、涡振、驰振等诸多复杂的风振机理不谈，从宏观一点的时空角度找找原因：

1. 空间分布：地球表面的风速由低到高逐渐增大，而高层建筑是典型的悬臂梁式结构，基阶振型也是由低到高逐渐增加的变形模式，风荷载与高层建筑主要振动模式在空间分布上一致；

2. 能量分布：大自然风的能量主要分布在低频区（小于1Hz的频率范围内），而高层建筑的基阶模态频率大多集中在0.1Hz~1Hz之间，风的作用频率与高层建筑的工作频率重合度高（见下图）。

　　由此可见，风有“轻柔手”，楼具“细长姿”。所以大风来了，高楼便动了。

“夹塞儿”让风和楼各自安好

　　那如何减小风振呢？简而言之，风是“顺毛驴”，宜疏不宜堵。我们要想办法在风和楼之间“夹塞儿”，使两者无法互动。具体方法如下：

首先，审时度势。在规划阶段就利用历史统计的风速风向数据，选择适当的朝向及建筑群排列，从建筑规划阶段主动避开不利的布局。

其二，因势利导。在建筑方案阶段采用截面外形修正或其它气动措施，任气流平顺绕过建筑，避免产生较强的旋涡，从而达到减小涡振的目的。中国尊的圆形倒角、台北101的凹角修正就是出于这一目的。

其三，各个击破。采用非均匀的建筑立面方案，破除风力的竖向相关性，从而减小风力的整体合力效应。上海中心的旋转体型、迪拜塔、芝加哥螺旋塔、圆截面高耸结构上的螺旋线或飘带都可归为此类方法。

迪拜塔

其四，避其“峰”芒 。在可能的情况下，考虑调整构造措施，使结构基阶振动频率避开风力的卓越频率。如大跨斜拉桥的辅助索，就是通过连接相邻斜拉索提高刚度以降低拉索风振。

第五，化功之法。若方案已定，则需采用附加调谐设备（如调谐质量或者调谐液体等），吸收塔楼风振能量，再通过设备上的阻尼装置（液压或磁流变装置等）将能量耗散。

最后，世间高楼林林总总，各地气候千变万化。对于个案，工程师需要根据实际情况，灵活运用上述方法，量体裁衣，整体考虑。

　　这套“狂风大挪移”法真是高强妥帖，看得小编心潮澎湃、拍手叫好，相信工程师习后必能有所助益、日后大有所成。

　　小编只愿通过大家努力，让风和楼各自安好，岁月悠长，从此不再相扰。