风引起摩天大楼振动

风引起摩天大楼

振动姓名：南宫飞狐学号：USST131441上课时间：2015.11.23（周一）风对高层建筑的影响风会对摩天大楼产生各种影响，遇到较强的风时摩天大楼顶部会发生摇摆，影响楼内人员舒适性。同时，摩天大楼附近的风荷载（即风对建筑物本身产生的压力）会增加，使附近地面及街道产生大风，给地面行人、车辆和其他建筑造成不利影响。另外，摩天大楼周围的风可脉动形成涡旋，与大楼产生摩擦，发出很大摩擦声音，进而形成风噪音污染。从一方面而言，大楼的摆动也是一种振动，只不过频率及振幅相对较小而已摩天大楼的立面会受到风荷载，随着高度的增加而增加，摩天大楼的横向振幅也随之增大，这与长竹竿遇风一吹会摇摆道理相同。距地面越高，风速会越大，建筑物的摇摆就会越明显。当地面风速为10米/秒时，高空100米处风速可达22米/秒。距地面每高50米，风速平均增加1倍，这可通过观测资料计算得出。几乎所有摩天大楼都会随风摇摆，美国纽约世贸中心（高411米，在美国“9·11”事件中已倒塌）在刮风季节通常摇晃偏离中心0.15～0.3米，在强飓风作用下，位移可达0.9米；芝加哥西尔斯大厦（高443米）在大风情况下可偏离中心1.8米。由于摩天大楼体型高大，风力不能透过大楼，必然会绕过大楼在它的周围形成较强的气流，因此摩天大楼将使周围的通道及低层建筑物所受风荷载加大，形成所谓的“高楼峡谷风”。这宗“高楼峡谷风”使得大楼拐角处形成旋风，行人在经过大楼时会受到强风的冲击，也使街道上某些地方的风速特别大，影响到路人和行车的安全。防摆动阻尼器显威风摩天大楼的抗风问题要求很高，它在风中既不能不晃（否则容易折断），也不能摆动幅度过大；既要考虑到结构所能承受的最大摆动量，更要考虑人在大楼里生活的舒适度摩天大楼会安装“风阻尼器”，如台北的101大厦，有世界最大且最重的“风阻尼器”——在88～92楼挂置一个重达660吨、直径5.5米的巨大钢球，像一颗秤锤稳镇中心，抵消或减缓风力所产生的摆动幅度。上海的环球金融中心（高492米）在90楼（高约395米）设置了两台风阻尼器，使用感应器测出大楼遇风的摇晃程度，通过计算机控制阻尼器移动的方向，减少大楼由于强风而引起的摇晃。大楼外形影响防风性能大楼外部建成平状、圆状，还是尖状、锯齿状，这个很有讲究，事先的设计方案一定要适应当地风压环境，趋利避害，这样才能延长大楼的使用寿命，并提高楼内人员的舒适度。2007年，一位墨西哥建筑师设计了一座环状摩天大楼，环状大楼不规则的扭曲结构可以对抗大风（如飓风）的正面冲击，大楼的“大圆孔”可以让大风顺利通过，大大缓解了大风对大楼的压力。工程师集中精力设计出一种降低大风影响的最佳造型。众所周知，如果风在大楼周围产生旋转，它会形成强大的漩涡，接着漩涡又在地面上产生强风。而BurjDubai大楼宽底座的设计可以防止这种现象的发生。SkyRise摩天大楼外形如同发夹，其旁侧采开放式设计，让强风自由流通。风振效应引起的噪音摩天大楼会产生风噪音，当地面徐徐轻风时，几十米高的大楼里却能听到呼啸风声。有人曾试验，地面风力3级左右，摩天大楼26层一扇半开的窗口，扑面吹来的却是6级左右的大风。气象台预报的是4级风，在办公室内听到的却是呼呼作响的6级左右大风。为什么摩天大楼内风声这么大呢？一方面摩天大楼高层风速很大，风声自然会大；另一方面主要与摩天大楼表面“风振效应”有关。简单地说，就是摩天大楼周围的风可脉动形成涡旋，与大楼产生摩擦，风力越大，摩擦声也就越大。大楼产生的风噪声，与人们吹空啤酒瓶的道理相同。吹空啤酒瓶时，扰乱了瓶口边沿空气的正常流动，这就在瓶颈处制造了一个个气体涡旋，从而发出噪音。而摩天大楼的外部环境就起到了瓶口的作用，如室外窗户、格栅、围栏等都可能成为大楼“吹口哨”的瓶口，为风噪声的产生提供了“温床”。振动无处不在：如果我们能善用它便