在結構設計中，關鍵問題就是如何讓建筑物抗震抗風。我國大部分地區不處在地震帶上，因此抗風是設計高層建筑需主要考慮的因素。

　　——張向東 中鐵建設集團建筑設計院院長

　　◎本報記者 矯 陽

　　今年5月，深圳賽格大廈多次發生晃動，引起社會廣泛關注。

　　最近網上流傳的一份《深圳賽格廣場大樓振動原因及防治措施初步分析》提出，該大廈振動的罪魁禍首是位于樓頂的天線，天線在特定風況下產生渦激共振，帶動大樓振動不止。

　　而此前專家給出的結論認為，該大廈上下震顫主要受風影響；其主體結構是安全的，內部結構堅固。

　　無論是專家給出的判斷，還是網上流傳的分析結果，風都是造成樓體晃動的影響因素之一。那么，風到底是如何影響高層建筑的？為了抗風，現代建筑設計又作出了哪些努力呢？

　　高層建筑設計難點是抗風

　　“在結構設計中，關鍵問題就是如何讓建筑物抗震抗風。”中鐵建設集團建筑設計院院長張向東說，我國大部分地區不在地震帶上，因此抗風是設計高層建筑需主要考慮的因素。

　　張向東表示，在正常的風壓狀態下，若地面風速顯示為5米/秒，相當于3級風，那么到90米高度，風速就可達15米/秒；若高度達300至400米，風力將更大，或超過30米/秒，相當于11級風，會產生極大的破壞力。

　　在11級風中，建筑物會怎樣？“比如高403米的上海金茂大廈，在設計風荷載（風吹在樓體上引起的載荷）作用下，頂部位移最大可達0.8米。”張向東說：“這個位移一般人難以察覺。”

　　如果風的振動頻率和建筑物自身的振動頻率相同，建筑物就會“隨風起舞”，這種現象被稱為共振。“當共振超過一定幅度，就會影響建筑物的使用，甚至形成安全隱患，并且建筑內的人員也會感到不適。”張向東說，在設計高層建筑時，抗風設計必須滿足結構的強度、剛度、舒適度、抗疲勞破壞等設計要求，確保結構在風荷載作用下不會發生倒塌、開裂，也不會發生過大的位移，以保證結構的安全。

　　造型、結構和阻尼器聯手防抖

　　張向東介紹，要解決高層建筑抗風問題一般從以下幾個方面入手。

　　對建筑設計來說，首先考慮的是選型。摩天大樓截面多為圓形、橢圓形或棱形等，極少用矩形。

　　“風動實驗表明，矩形截面靠近邊緣處的風力比中部風力更大，采用更接近流線型的截面，有利于減小邊緣處風荷載，進而減小建筑物受到的總風力。”張向東說，比如飛機、高鐵的外形都會被設計成流線型，以減小風阻。

　　其次，要想建造穩固的建筑，離不開合理的結構。摩天大樓的建筑結構，多為下粗上細的錐形結構體型。

　　“在城市里，離地面越高風速越大，所以這種上小下大的建筑結構體型，可以顯著減小風荷載作用下的漩渦脫落和橫風向效應。”張向東說。

　　被網友戲稱為“開瓶器”的上海環球金融中心大廈，其頂部采用了鏤空設計，有效降低了頂部的風荷載。上海中心大廈則采用扭曲的復雜曲面，進而有效降低了脫體渦流的發生概率。

　　除了上述選型和結構，為了抗風，現代建筑還采用結構控制的辦法，即在建筑物的某些部位設置阻尼器。

　　阻尼器就是在大樓發生振動時提供阻尼的設備，使大樓的振動變弱，以保障建筑安全，它也被網友戲稱為“鎮樓神器”。

　　阻尼器主要有3種形式：第一種是在大樓的支撐柱之間加入一個交叉斜撐，用來減小支撐桿柱的變形，進而減小振動幅度；第二種是在墻體之中加入黏滯材料，利用黏滯材料吸收振動能量，從而讓振動變弱；第三種是在建筑物的頂端吊一個質量塊，質量塊的擺動方向與建筑物的振動方向相反，從而消減振動。

　　不過，由于安裝阻尼器的技術門檻和成本都較高，據統計全球最高的20座建筑中，只有30%裝有阻尼器。

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