为什么台风很少吹倒楼房？

最近广东台风肆虐，深圳，香港那么多高的楼房，为什么很少有被吹倒的，高楼盖起来用的什么方式使楼这么能抗大风？

楼有三大吊
材料硬
结构粗
基础深
就这三个已经够风灾喝一壶的了，气动设计和阻尼器实是一种锦上添花，一般的台风也没资格用这些东西

结构工程师了解一下？
结构设计是包络设计，不光要考虑狂风，还是要考虑地震等其他工况的，还有各种工况的组合工况以及不同的放大系数（也叫安全系数）。
有的时候考虑的组合工况甚至数百种，地震力也是要好几种地震波（自然人工波都有）。
还有会有数据，以及实体的风洞实验得出的结果校核计算模型。
并且考虑的都是50年一遇的，甚至百年一遇的那种极端情况，不论是规范，设计都会自我保护层层放大，也就造成了楼这么的结实，其实也是工程师们背后的心血。

前段时间，台风“山竹”的威力着实让人胆颤，眼见着海水倒灌浪高数米，眼见着参天大树被连根拔起……那么，为啥动辄高达几百米的摩天大楼却只是晃了晃，依然屹立不倒呢？且听我来慢慢分解。


超高层建筑能在大风中立得住，首先靠的是材料。
人类建造“高层建筑”的历史已经有几千年了。
埃及的胡夫金字塔有146米之高，从高度上来说也可以称得上是个“高层建筑”。不过，胡夫金字塔可并没有什么技术含量，它所使用的只不过是一种原始的“混凝土”，强度连现如今最差的烧结粘土砖都不如，甚至用手一抠都能掉渣。
它之所以能屹立千年不倒，在于结构的上小下大，十分稳固，加之其中的墓穴空间很小，绝大多数的体积都是实心的巨型砖块，整个胡夫金字塔看似庞大，实则内部受的应力很小，金字塔的自重都被庞大的体积传给了地面。


建筑构件不怕压，就怕弯。一块砖放在楼房里，怎么压也压不坏，但拿出来用手劈，力气大的人就能劈开，反映的正是这个原理。
现代建筑通常将抗拉的钢筋埋设在抗压的混凝土当中，形成抗弯折能力很强的钢筋混凝土结构构件，拿它做房梁，可以承受很大的垂直压力；拿它做柱子，就可以抵抗很强的侧向力，也就是我们所熟知的飓风、地震的力。
在超高层建筑中，还不仅仅是钢筋混凝土这么简单。
首先，相比起一般的建筑，超高层建筑的钢筋和混凝土的标号都很高，强度通常可以达到普通钢材和普通混凝土的两倍。
其次，高层建筑还往往会采用预应力构件，它将预先紧绷的钢绞索埋置在混凝土中，给混凝土预先施加一个很大的压力。这样一来，原本只能抗压的混凝土就会变成既能抗压、又能抗拉的材料，又坚又韧，抵抗外力作用的能力比普通构件又高了三五成。
此外，高层建筑中还经常使用钢管混凝土这种“开了挂”的构件。它在钢管内填充混凝土，在外面钢管的约束下，混凝土的抗压能力被发挥到了极限，承载力之高宛如一根纯钢的柱子。


正是有了这些先进的材料和结构构件，高层建筑才有了其存在的基础。
光有材料是远远不够的，高层建筑的结构形式同样与众不同。
几层、十几层的普通建筑，通常采用的是框架——剪力墙结构，它们的分工很明确，框架用来承担竖直的压力，剪力墙用来承担横向的地震力、风力。
不过对于超高层建筑而言，由于它的长细比远远高于一般建筑，自重也百倍于普通楼房，因此受到的地震力、风力都远远大于普通建筑。很多时候，这些横向力甚至比竖直的压力对大楼的危害更大。因此，再采用普通建筑的简单结构形式就不行了。
与四处刚度基本均匀的普通楼房不同，超高层建筑通常会采用一种核心筒结构，外面“软”，里面“硬”。
在大楼的内部，有一根与大楼等高的核心筒，它并不是严格意义上四面封闭的“筒”，而是一个有很多开口，但墙体极厚、内部配筋极多、强度极高的结构。在受力上，它就像是整座大楼的一根骨骼，撑起整座大楼。
由于墙体厚、开口小，这一结构通常被用来充当电梯井。而外面附着的框架则可以提供面积很大的整体性空间，供人们使用。
当台风、地震等巨大的横向力袭来时，核心筒可以与周围的稀疏框架相互配合，协同受力，形成双重抗震防线。
除了安全还得考虑舒适性，于是大楼头上通常还会顶个大钢球——阻尼器。
尽管有了这些措施，大楼的安全性已经不太成问题了，但大楼却还有另外一个问题，就是使用的舒适性。
超高层建筑的建筑高度实在太高，因此毫不夸张地说，只要下面一层晃动一厘米，楼顶就要晃动一米。这样晃起来，大楼的安全倒还没事，可是却满足不了人们的使用需求。
超高层大楼的高度太高，从力学的角度讲，大楼实际上是一种很柔软的东西，软，就意味着它很容易形成共振。
2011年的东日本海大地震，当地震力传到日本西部城市大阪的时候，事实上地震烈度已经很低了，走在街上的人很多甚至没有感受到。然而，由于漫长的距离中，地层过滤掉了快速震动的短波，留下了振动很慢的长波，这些长波的频率恰好与大阪那些摩天大楼的频率相吻合，因此那次地震将这些摩天大楼摇晃得一塌糊涂，最后虽然楼没事，但楼里的人都吓了个半死。
因此，大楼在设计过程中，就要时时考虑到自振频率的问题，通过调节大楼各个地方的刚度，使得它尽量不要被风一吹、被地震一摇晃，就不由自主地振动起来。
可是，这些措施能够改变的自振频率十分有限，要想真正解决问题，还是要靠阻尼器。



台北101大厦楼顶的阻尼器

所谓阻尼器，通常是一颗挂在大楼楼顶的大钢球。我们最熟知的阻尼器，就是台北101大厦楼顶供人们参观的那颗。
这些大钢球通常重达500吨以上，说是球，实则是用许多片厚钢板焊接而成的近似球形的巨大金属块。它们万一掉下来，会将整个大楼从头到脚砸个透心凉。但不用担心，吊住它们的钢丝强度极高，是普通钢材强度的十倍，哪怕断了几根，剩下的也足以托住钢球。
当地震或台风到来时，大楼不由自主地晃向一端，而大钢球则由于惯性停留在原位不动。这样一来，就会拉住大楼，让它轻点晃。这就相当于为大楼的振动施加了巨大的阻尼，“阻尼器”的名字正是由此得来。
有些大楼的设计者觉得，吊着这样一根重而无用的大钢球可惜了，于是他们把大钢球替换成了等重的消防水箱。这个巨型水箱平时可以充当阻尼器，特殊情况还可以拿来灭火，简直是“浑身都是宝”。将阻尼器和水箱合二为一，大大降低了成本和建筑的自重。
此外，为了抗风，高层建筑的外观也很重要。
建筑物承受荷载靠的是内部的结构构件，外观设计则更多的要考虑美观。那是不是这些肩不能扛、手不能提的外墙面形状就和大楼的受力毫无关系了呢？还真不是。它们与风力的作用息息相关。
大风吹过，同样等级的大风作用在不同形状的楼上时，大楼受到的力是不一样的。圆柱形大楼受到的风力就要远远小于正方形或者不规则形状受到的风力。因此，建筑师设计外墙虽然要追求美观，可也不能怎么浪怎么来，还是要遵照一般的大楼设计规则。


在多风的沿海城市，当大楼的外立面出现了尖角时，就要考虑将它变成圆角。小小一个操作，就可以极大地降低风对它的作用。
综上，在现代建筑科技的加持下，这些就像一根根筷子一样插在地上看似弱不禁风的摩天大楼甚至比一般的建筑还要安全呢。
作者| 须臾千秋，清华大学土木工程博士
编辑| 史文慧
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很多年以前，风吹翻了一座桥，而那时候地球上还没有这么多、这么高的大楼
从此以后，土木工程师学乖了，工作中必须考虑风对结构的作用力和方式。
特大桥超高楼进风洞吹风现如今已经是设计流程的必经步骤了。
就是这样。

为什么消防车开路上不会把马路轧坏？一样的道理，本来设计就考虑到了风荷载。真能把楼刮倒的风，怕不是能把人吹天上去