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1、新闻背景
台风“摩羯”来袭,强度惊人,中心附近最大风力有16级,风速约52m/s。朋友圈流传一个视频,某地的摩天轮,被台风吹的跳起了舞。在海口,一酒店外墙被“摩羯”吹跑,网友表示能够感受到高楼在摇晃。
如此大风,特别是摇晃的高楼,让同学们胆战心惊:高楼会不会扛不住台风的侵袭?
2、高楼的摇晃
摇晃的高楼,不代表这栋高楼不结实。实际上,只要是高楼,在大风的侵袭下,必定会发生摇晃。只不过,不同的高楼,摇晃的幅度不一样而已。虽然这种摇晃无法避免,但是其本身对建筑物肯定是存在影响的,需尽量降低。
这是因为这个世界上,不存在完全不变形的物体。即便是坚硬如钻石,在力的作用下,同样会产生一定的位移。这个位移产生的大小与材料本身的属性和结构的具体尺寸有关。材料越结实、尺寸越小,同样的力作用下,发生的位移就偏小。
所以,想要降低高楼摇晃的幅度,要么缩短建筑物的高度,要么就把高楼建设成“碉堡”。但是,很显然,两者都不现实。在建筑相关的标准里,对给定载荷下的高楼的摇晃幅度,有较为明确的规定。只要满足相关的规定,高楼就是合格的。
3、抗风设计
不同地区,高层建筑的设计标准肯定不一样。沿海地区夏季常遇台风,那么风载肯定是其设计的主要因素。沿海地区的高层建筑,必定比内陆地区的高楼更抗风。首先,根据当地的历史天气,确定出五十年、一百年一遇的风力等级,根据风力等级中的风速,换算出建筑物实际遭受到的风压。比如,此次16级台风的风速约52m/s,其风压可达1.7KPa。相当于一个体重170kg的胖子,平均趴在一平米的地方。
1.7kPa的风压,已经算是比较大的数值。高楼高达百米,楼梯宽度约30米,其迎风面积非常大,受到的总合力约5100kN,在一层产生的侧向力矩有255e6Nm,底层结构受力环境非常恶劣。但是,只要是经过了严格的计算,就可以根据这个风压形成的侧向力矩,具体设计出能够抵抗这个侧向力矩的建筑结构。
甚至,在获得这个风载之后,具体的结构设计,会考虑安全系数及动载荷的影响,将安全的范围扩大,更加确保高层建筑的安全。
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