為什麼幾百米高的高樓在颱風中不會搖晃?
這個問題其實很難回答,因為歸根結底這個問題應該以高層建築如何抗風抗震說起,但是這是一個極其高深的問題,如果細說可能得幾本書。
什麼叫高層建築
我們經常會說高層建築,但到底什麼是高層建築呢?到達7層必須裝電梯的高度。其實我國對於高層建築的定義是10層及10層以上的住宅建築和建築高度大於24m的其他民用建築(不含單層公共建築)。
這個高度以下的建築我們稱為多層建築,這類建築如果從受力上來看豎向重力荷載起到了主導作用。而對於高層建築,如何抵抗水平荷載則變成了重中之重。
風和地震就屬於水平荷載,也就是一個字「晃」,我們都學過高中物理中共振這個概念,高層建築要做到最基本的就是防止建築與風或地震產生共振。
所以最基本的抗風抗震的方法就是設計
設計
其實說到這裡大家可能都能想到高層建築最理想的方案是什麼,就是圓柱體或者正多稜柱,這也是為什麼世界上著名的高樓都是如此。
在具體設計建築過程中,就需要考慮地震設防烈度、基本風壓、建築所在地區情況、建築的結構材料和形式、時間、成本。最後將成果進行抗風抗震模擬計算,看是否符合具體要求,不斷修改,這是一個極其複雜和耗時的過程。
施工建設
設計好了之後就需要付諸實踐,建設也是重要環節,其施工圖是否具體合理,都是重要因素,目前施工圖仍然是工程師人工繪圖,因為其需要考慮抗震抗風等方方面面的構造要求,非常複雜和繁瑣。
小到每個螺栓,每條焊縫,鋼筋直徑種類分配,大到整體結構都是需要考慮的問題。
當然最重要的是施工問題,設計再好,圖紙再好終究是紙上談兵,需要落實才有需要。但一旦有些人為了不正當利益,用了劣質材料或者降低要求,都會讓整個設計達不到應有的標準,所以施工過程很重要。
其它手段
有人會說如何設計等各方面確實達不到抗風抗震的要求,但又想要這一設計方案怎麼辦?肯定是有辦法的,只不過就需要借用外力。
目前輔助手段主要有SSD液體減震器、TMD質量調節阻尼器、AMD主動減震系統、無粘結支撐、層壓橡膠支座、延性阻尼牆等方法,但這些方法只是錦上添花,最重要的還是設計方案要合理,不然再多黑科技都沒用!
※把糾纏粒子分別放在宇宙兩端邊緣,相距920億光年還會影響嗎?
※DNA之父—沃森在紀錄片中涉嫌歧視黑人智力,被取消所有榮譽
TAG:科學認識君 |