30多层的高楼大风下会晃动吗(当大桥和高楼出现晃动)
30多层的高楼大风下会晃动吗(当大桥和高楼出现晃动)
2024-11-22 11:36:43  作者:崽邇表哭  网址:https://m.xinb2b.cn/tech/xky141070.html

出品:科普中国

制作:之遥

监制:中国科学院计算机网络信息中心

近年来,高楼或者桥梁晃动的相关报道似乎越来越多。2019年8月29日,深圳罗湖区的一栋大楼发生晃动,人站在顶层能感受到明显的摇晃感。2020年4月26日,武汉鹦鹉洲长江大桥的桥面出现了明显上下晃动,在桥上"开车如开船"。还有近日备受关注的虎门大桥,据央广网报道,从2020年5月5日下午开始,广东虎门大桥出现异常振动,已施行双向全封闭。

当建筑出现晃动/振动的时候,还能继续居住或使用吗?

首先必须强调,在实际工程中,高楼、桥梁晃动的成因、所处的具体情况都不完全相同,因此,对这个问题我们没法给出统一、确定的答案。特别是大家关注的虎门大桥,无论是这次异常振动的原因还是它是否会坍塌,都需要严谨的调查、研究和论证,目前还无法回答。

但是,这并不意味着我们一无所知。关于建筑的晃动原因和防振动的设计,我们已经有了不少研究。

建筑为什么会出现振动?一般是风力或地基作用力引起

其实,房屋、桥梁的晃动问题由来已久,从上世纪开始就已经引起了学者们的关注。

1940年美国华盛顿州的塔科马海峡吊桥倒塌事件,首次将建筑晃动问题进入了人们的视线。在风力的作用下,塔科马大桥上下剧烈晃动,并最后倒塌。桥边的摄影爱好者拍下了如此令人毛骨悚然的一幕。


动图:塔科马海峡吊桥(图片来源:百度百科)

这一事件引起了科研人员对建筑晃动问题的重点研究,使得建筑的防振动设计获得了长足的发展。

根据现有的研究,建筑出现晃动,主要是由共振导致的。

共振,是指一个物体的振动,会带动另一个物体的振动。二者的振动频率越接近,共振产生的振动幅度会越大。而共振作用的来源,一般是风力或地基作用力。

其中,地基作用力的来源包括地震、地基变形、周围施工作业等多种因素。

前面我们提到的深圳大楼晃动案例,就是地基变形的作用力引起的。大楼附近的另一栋房子因房屋倾斜被拆除,导致了大楼的地基发生了变形,进而导致了整栋大楼出现了晃动现象。而塔科马大桥、武汉长江大桥等桥梁振动案例,则基本都是由风力作用引起的。

但在所有的建筑晃动案例中,风力作用引起的晃动更为常见。

在生活中我们可以发现,短粗的杆子很难发生变形,细长的杆子却很容易来回晃动。大家可以想一下竹子,只拿一小段竹子,是比较坚硬而且不容易变形的,但是如果是一根长竹子,它就很容易发生晃动。

超高层建筑和桥梁本身形状上具有较为细长的特点,导致这两类建筑很容易在风力作用下出现晃动。同时,风力的作用情况比较复杂多变。一般直来直去的风,并不会导致建筑出现特别大的晃动。但是当空气中存在涡流时,复杂多变的风力作用就很容易导致建筑发生变形。

例如"卡门涡街"现象,就是指风绕过桥梁或高楼时出现涡流,进而产生周期性的涡流和风力。当涡流的周期和建筑的固有周期比较接近时,就会因为共振现象,导致建筑物随着风的变化产生比较大的摇摆。在极端情况下,甚至会出现风力吹毁大桥的情况。


动图:卡门涡街(图片来源:公共领域)

而地基变化产生的晃动,一般多发于水位较高的沿河沿海区域。

在这些区域,土壤一般含水量较高,摸起来较软,而且属于我们常说的"黏土"类型。因为长时间的河流泥沙淤积,这些地区地下的坚硬岩石也比较少。建筑立在岩石上的时候会很稳固,但立在淤泥上的时候,就会很容易发生晃动。这就导致在这些地区,一旦建筑周围的土壤环境发生了很大的改变,就很可能导致整栋建筑出现沉降、倾斜或者晃动现象,甚至可能直接导致楼房倒塌。


上海"楼倒倒"事件(图片来源:搜狐网)

当建筑出现晃动,接下来会发生什么?

不过,出现晃动,并不意味着建筑物就存在质量问题。

生活中不存在绝对静止的物体,哪怕是肉眼看着不动的建筑,其实也一直处于微小的运动之中。只要建筑物的晃动幅度不大,不会导致人员出现明显不适,或者对建筑结构存在重大损害,就不会对人们正常的生活产生影响。

在高层建筑设计规范以及桥梁设计规范中,都规定了相应的容许振动标准。在容许范围内的振动,我们都可以认为是无害的。

值得注意的是,我国现行规范中,除了振动幅度之外,还对振动的频率进行了要求。高层建筑的振动频率如果恰好在人的听觉频率之内,就会产生比较严重的噪音危害。针对建筑的振动问题,国家的现行标准其实规定的比较严格。

只有当振动超过了规范规定的容许范围时,才意味着建筑的质量、或者建筑所处的环境出现了问题。这种时候就需要设计、维修部门对建筑的异常振动加以重视。通过各种方法减轻建筑的异常振动现象。从而防止因建筑的异常振动,对人的生命财产安全造成损害。

如何减轻建筑振动?

减轻建筑振动的方法有很多种。

对于风力作用产生的振动,可以在建筑周围安装专门的扰流条,破坏涡流的形成,从而避免风力产生的共振现象。此外,还可以在建筑中安装阻尼器,吸收风力和地基作用力产生的能量,避免共振导致建筑振幅不断扩大,减轻建筑收到的损伤。


桥梁阻尼器(图片来源:搜狐网)

学术界最近还提出了一种"主动控制系统"的减振方法。这种方法是通过在建筑中安装整体控制的系统,针对外在的作用,产生对应的抵抗力,从而通过力和力之间相互抵消,达到减振的目的。就像是在建筑内藏了一个"拳击手"和外界作用力"互搏",一拳拳打掉潜在的威胁。

这种系统的减振效果是比较彻底的,但是系统的价格比较昂贵,配置的体量比较大,一般只用于化工厂房等对振动控制要求非常严格的建筑,很少用于民用高层建筑之中。

而在正规的工程中,对建筑进行验收时,都会依照国家规范要求对建筑的振动情况进行检验。只有检验合格之后,才会开放使用。像上海的"楼倒倒"事件,就是建完但还未验收完,在未交付使用的时候发生的。所以大家在买经过正规验收、手续齐全的新房时,不需要担心建筑晃动问题(如果要购买二手房,一定要花时间去现场体验房子的实际居住情况)。

但是,随着建筑年龄日渐增大,周围环境也会发生变化,建筑的振动情况也就可能发生改变,所以,当建筑物真的出现明显的晃动时,一定要尽快离开建筑物,前往安全区域,并及时上报相关部门进行处理。

那什么程度算明显晃动呢?

我们可以给一个参考,高层建筑的限值一般是振动幅度10cm。一般来说,只要人可以清楚感受到建筑晃动,就算明显的晃动。除此之外,还可以将水杯放置在静止桌面上,观察液面是否出现明显波纹,来判断建筑是否发生晃动。

总之,在生活中遇到明显晃动的建筑,一定要尽快离开,保护生命安全。

注:本文中出现的晃动与振动,二者大部分情况下指同一种现象。生活中一般称为晃动,工程中一般称为振动。


文章仅代表作者观点,不代表中国科普博览立场

  • 安阳林州市有什么区(为什么说林州市被称为安阳的后花园)
  • 2024-11-22为什么说林州市被称为安阳的后花园大家都知道林州市红旗渠的故乡,是红旗渠精神的发阳地该市属于安阳市管辖的县级市,全市总面积2046平方公里,总人口约105万人先后获得全国卫生城市、全国文化模范城市、全国科技工作先进市、全国造林绿化百佳。
  • 西安在古代叫什么(十三朝古都西安)
  • 2024-11-22十三朝古都西安春风得意马蹄疾,一日看尽长安花西安,一座王朝更迭无数,古迹遗留遍地的城市,老秦人操着率真的陕西方言,就连城墙根儿上也弥漫着劲道十足的秦腔,伴着油泼辣子熏过……再次感谢您选乘本次班机,下次旅途,十三朝古。
  • 闪耀暖暖最新闪耀套装(闪耀暖暖新非凡套装爱丽丝梦游仙境公开)
  • 2024-11-22闪耀暖暖新非凡套装爱丽丝梦游仙境公开闪耀暖暖期待已久的新非凡套装的情报终于公开了,这次的新非凡真的是期待已久,毕竟暖暖少有的进入到了长草期的时刻,毕竟没开套装的复刻,所以间隔一周时间直接带来新的裙子,具体的新套装可以说是可爱度拉满的爱丽。
  • 周俊纬恋梦空间语录(周峻纬恋梦空间收官)
  • 2024-11-22周峻纬恋梦空间收官Yes娱乐4月4日综合报导湖南卫视恋爱观察类真人秀《恋梦空间》将于今晚十点收官,恋梦幻想也即将回归现实该节目因聚焦单身男女的恋爱问题在网络上一直保持话题热度,错综复杂的男女情感关系堪比电视剧而拥有社会。
  • 范冰冰演过最出名的电视剧(除了还珠格格外)
  • 2024-11-22除了还珠格格外大家有没有跟小编一样,最近被范冰冰冯裤子偷税漏税的新闻搞得很心烦?报道了几个月了,实锤证据就是下不来范冰冰预计最近几年也不会有影视作品了自从崔永元曝光阴阳合同的事情后,范冰冰和冯小刚成为了众矢之的但是。
  • 韭菜虾仁饺子馅怎么做好吃
  • 2024-11-22韭菜虾仁饺子馅怎么做好吃主料韭菜适量虾仁适量肉馅适量饺子皮适量辅料盐适量鸡精适量八角粉适量鸡蛋适量料酒适量花生油适量芝麻油适量生抽适量1.虾买回来后剥去壳取出虾仁,沥干水后加少许料酒腌制一会2.前腿肉切片后剁成肉沫3.韭菜洗。
  • 怎么写时光作文(时光作文范文)
  • 2024-11-22时光作文范文时间仿佛流水,从指间缓缓淌过,一去不复返但那些留在心底的经历,永远是我记忆中最美好的时光这个暑假美好的时光是观赏中国第二大瀑布——黄河壶口瀑布在导游车上,我就听见了像山洪爆发、万马奔腾、狮吼般的声音,。
  • 梦幻西游手游红孩儿题目(红孩儿被称为什么)
  • 2024-11-22红孩儿被称为什么在梦幻西游手游中有很多小伙伴因为科举问答中的一些问题答错而烦恼不已,那么下面小编就给大家详细介绍一下吧问:红孩儿被观音菩萨带走后,被称为什么答:善财童子善财童子,梵文SudhanaKumāra,佛教中。
  • 怎么快速变瘦燃烧卡路里(一组动作练全身)
  • 2024-11-22一组动作练全身全身训练对于健身新手、不太热衷于训练以及训练时间较少的人来说,是再理想不过的选择了它可以同时针对几个大肌肉群,通过比以前更少的练习,花更短的时间达到一个高强度的心肺训练,燃烧更多的卡路里并促进新陈代谢。