桥梁或建筑偶发的「风致振动」是种什么现象？

相关新闻：武汉鹦鹉洲大桥为什么晃动啊？

「风致振动」产生的原因是什么？会导致什么危害？建筑设计中应该如何将「风致振动」控制在安全范围？历史上有哪些因「风致振动」导致的事件？

本问题将作为「知识库」栏目的一部分，你的创作将有机会被收录在相关话题的百科简介中，同时你也可以将其他符合百科规范的词条内容整理成回答或者文章来投稿。
投稿方式：在回答里艾特知识库，或者将文章投稿到知乎知识库专栏，为知友们解答各种十万个是什么。

@知识库 大跨度索桥桥面的风致振动主要分为由风扰动和自激振动引起的抖振，如颤振、旋涡脱落和驰振。在过去的二十年中，为了成功地防止桥面颤振失稳，并通过优化桥面截面和/或安装气动弹性装置来显著降低涡脱落响应，人们做了很多努力。对甲板抖振响应的关注相对较少，可能是因为抖振响应一般不会导致灾难性的失效。然而，随着现代大跨度桥梁跨距破纪录，抖振响应明显增加，可能导致结构构件和连接件产生严重的疲劳损伤，导致车辆在甲板上行驶不稳定，给行人带来不适。
高层建筑的动态风致振动是湍流风与结构在其固有频率上相互作用的结果。特别是旋涡脱落的共振行为通常发生在相当特定的风速范围内，它受到高层建筑本身的建筑形式的影响。在这种现象中，高层建筑的下游两侧会产生交变涡，导致净脉动力沿垂直于风的方向激励结构(图为高层建筑分析中旋涡脱落的典型例子)。当这些力出现在接近结构的频率时，它们可能会被显著放大，特别是当结构的固有阻尼较低时。与不规则建筑相比，具有均匀立面的整体棱柱结构建筑由于旋涡脱落可能表现出更强的风振。


与地震振动不同，风致振动取决于建筑物的三维形状和/或截面均匀性或不均匀性。因此，减轻建筑物内风振的有效策略包括选择正确的平面形式配置。
随着时间的推移，斜拉桥的跨径变长。因此，它们的斜拉索也加长了。斜拉索具有较强的柔韧性和较低的阻尼，且长度较长，易受风振影响。

敲重点，来了：
除了垂直的重力，摩天大楼还必须应对水平风力。大多数摩天大楼可以像一棵摇摆的树一样，轻易地向任何一个方向移动几英尺，而不会破坏其结构的完整性。这种水平运动的主要问题是它如何影响里面的人。如果建筑水平移动了相当大的距离，居住者肯定会感觉到它。
控制水平摆动最基本的方法就是简单地将结构拉紧。在水平梁与立柱连接的地方，施工人员将其螺栓和焊接在顶部和底部以及侧面。这使得整个钢超级结构移动起来更像一个单元，像一个杆，而不是一个灵活的骨架。

对于更高的摩天大楼，更紧密的连接并不能真正起到作用。为了防止这些建筑剧烈摇晃，工程师们必须在建筑中心建造特别坚固的核心。在帝国大厦、克莱斯勒大厦和其他摩天大楼中，围绕中央电梯井的区域由坚固的钢桁架加固，由对角梁支撑。大多数近代建筑的中心都有一个或多个混凝土核心。
使建筑更加坚固也可以支撑它们抵抗地震的破坏。基本上，整个建筑是随着地球的水平振动而移动的，所以钢结构不会扭曲和变形。虽然这有助于保护摩天大楼的结构，但它会对居住者造成相当大的伤害，也会对松动的家具和设备造成很大的损害。有几家公司正在开发一种新技术，这种技术可以抵消水平运动来减弱振动的力量。
一些建筑已经使用了先进的风力补偿阻尼器。例如，纽约的花旗银行中心就使用了调谐质量阻尼器。在这个复杂的系统中，油压系统将一个重达400吨的混凝土来回推到顶层，将整个建筑的重量从一边移到另一边。一个复杂的电脑系统会仔细监测风如何移动建筑物，并相应地移动重量。一些类似的系统根据巨大钟摆的移动来改变建筑的重量。

振如何摧毁桥梁?

许多桥梁和建筑物由于共振效应而倒塌——或者更准确地说，是机械共振。这是当结构的振动频率与它的固有振动频率相匹配时，结构在增加振幅时的敏感性。换句话说，这意味着如果一个结构开始以一种暴力的方式振动，它很可能会发生机械故障，这可能很快导致它的完全破坏。
像桥梁这样的结构可以开始振动——即以一定的频率振动——原因有很多。事实上，环境因素，如交通，或强大的机器可以。
引发震动。如果这些振动碰巧发生在系统的共振频率，那么振动就会在原子水平产生激发，越来越多的能量储存在原子水平上。当存储的能量超过了对象的负载限制，就会失去结构的完整性。
共振灾难最著名的例子之一是1940年美国华盛顿塔科马海峡大桥的倒塌。这不仅仅是机械共振的结果，也是空气弹性颤振的结果——当复杂的、变化的振动由经过的风引起时，这个过程就会发生。
这种颤振只会加剧典型的振动，使其放大
使得能够抵抗这些力的建筑结构更加困难。
通过安装调谐质量阻尼器或谐波吸收器来抵消共振的影响。
这些设备专门在使用弹簧、流体或摆的结构中与共振频率振荡相反的方向移动。世界上最大的调谐质量阻尼器是台湾台北101大楼的一个重达660吨的钟摆。这个巨大的，价值250万英镑(400万美元)的钢钟摆被发现在建筑的中心，从87层到91层，摇摆的方向与强风引起的运动相反。令人难以置信的是，阻尼器减少了高达40%的整体移动。
伦敦千禧桥(如图)只是共振效应的一个例子，以及它是如何由各种各样的因素产生的。这座桥在2000年通车后不久就出现了晃动，它显示出一种正反馈形式——结构的同步侧向激励。这是由行人在桥上行走时的自然摇摆造成的——通常在同一时刻有2000名行人在桥上——行人的脚步会产生轻微的侧向振动，从而夸大和加强了现有的运动。这导致了明显的摇摆效应，并于当年晚些时候关闭了大桥。工程师们必须通过安装37个流体粘性、耗能的阻尼器来抵消共振引起的摇摆效应，以减轻水平运动和52个调谐质量阻尼器来限制垂直运动。这次改装花费了500万英镑(800万美元)，花了一年多的时间。

你可以把共振想象成一个雪球从山上滚下来变成雪崩。它开始于一个相对较小的，周期性的机械系统的刺激，如风冲击桥梁。然而，这些振动或多或少与桥梁的自然振动相协调。如果不加抑制，振动就会急剧增加，以扭转波的形式在桥上传播破坏性的共振振动。
最值得注意的共振例子发生在1940年，共振震动摧毁了华盛顿的塔科马海峡大桥。这一事故在当时尤其令人震惊，因为这座建筑的设计承受的风速高达每小时120英里(193公里)，仅在40英里(64公里)的风力下就倒塌了。

对情况的仔细检查表明，桥面加劲桁架不足以支撑跨径，但仅凭这一点并不能使这种结构倒塌。事实证明，那天的风速恰到好处，以恰到好处的角度击中大桥，引发了致命的震动。持续不断的风增加了振动，直到海浪变得如此巨大和猛烈，以致于把桥吹断了。这种效果类似于歌手用声音打碎玻璃。
然而，风能并不是唯一的潜在威胁。当军队过桥时，士兵们通常会“断步”，这样他们有节奏的行进就不会在整座桥上产生共鸣。一支足够庞大的军队以合适的节奏行进，就能引发致命的震动。
为了充分减轻桥梁的共振效应，工程师们在桥梁设计中加入了阻尼器，以中断共振波并防止其增长。
另一种阻止共振的方法是减少共振失控的空间。如果一座桥拥有坚固的路面，那么共振波就可以轻易地穿过整座桥，造成严重破坏。但是，如果桥面是由不同的板块组成的，而这些板块又相互重叠，那么一个板块的运动就会通过板块转移到另一个板块，从而产生摩擦。诀窍在于制造足够的摩擦力来改变共振波的频率。改变频率会阻止波的形成。
唉，还有一种主要力量可以摧毁桥梁。大家猜猜这是什么?

武汉鹦鹉洲大桥为什么晃动啊？ - RayWilliams的回答 - 知乎 https://www.zhihu.com/question/390792829/answer/1184341696
嗯，写过这样一个答案，我在这个答案中简单介绍了桥梁主梁常常涉及的风致振动，包括涡激振动、颤振、抖振和一些猜想
建筑一般只涉及抖振和涡激振动，风荷载对于建筑来说很难成为控制荷载，大家目前更关注的是建筑围挡结构的风致破坏，和建筑群风环境，人行道风环境的问题。
桥梁上除了主梁以外，索也是风致振动的常规选手，一般可能出现涡激振动、尾流驰振、抖振、风雨激振、干索驰振、参数振动等，很多都是研究热点。
另外，类似的，也当注意输电塔线体系的风致振动，尤其是覆冰导线驰振，危害很大。

涡激振动是大跨度桥梁在低风速易发的具有强迫和自激双重性质的自限幅风致振动现象[调皮]

1.风致振动产生原因及危害？
      首先国际上对于桥梁抗风的深入研究开始于1940年美国塔科马悬索桥的风毁，在8级大风仅（17-20m/s）的作用下就发生了强烈的风致振动并最终倒塌，破坏的原因是颤振。
超级工程：韧性强的桥梁，被大风吹容易产生共振效应_腾讯视频在这之前人们其实都把风对结构的作用认为是一种风压所致的静力作用，这次事故之后才有了风对桥梁引起振动的研究；当然除了大跨度桥梁，超高层建筑，高耸结构均需要考虑风的动力作用，相比那些刚度大的结构来考虑这是因为这些结构是柔性结构，必须作为一个振动体系。
    风致振动字面上理解就是风的作用导致了结构的振动，振动当然指的是物体的往复运动，风致振动，就是风导致的结构的运动。首先说明风的形成是气压差导致的，因为太阳在对地球大气的加热过程中，地球上不同高度和不同地域的大气受热不均匀，使得大气之间产生压力差，使空气在时空上流动。
     风的作用下结构会产生以下影响：（1）过大的风力会使结构产生较大的变形，结构的附属物被吹落，结构吹倒等；（2）风荷载作用是反复的过程，可能不是一次性过大的力破坏，但可能会引起结构发生疲劳损坏（理解为慢慢慢积累的破坏）；（3）风力作用使得结构产生较大幅度的振动或振动过频繁，会让建筑物内的人员产生不舒适感觉甚至会觉得痛苦不安；（4）风的作用与结构之间相互的反馈制约，引发的振动（驰振，颤振，抖振等，具体不解释），我简单说下颤振，这种自激振动，我们可以这么理解就是结构在风荷载作用下产生振动，同时结构的振动响应反过来又作用于风，这种结构运动而产生的动力风荷载我们称为自激力，在特殊情况下，结构在风作用下，结构振动不能弹回，导致振动愈来愈大的现象。
2.如何将风致振动控制在安全范围？
    其实就是对结构进行抗风的设计，首先正常的基本设计就是从结构尺寸上控制风荷载作用下的变形，保证风荷载作用下不会破坏等，这是安全性的要求，其次结构是用来使用的，会采取一定措施必须保证舒适性。
最常见的抗风措施首先可以是利用额外措施装抗风作用的阻尼器在大跨度桥梁的拉索上和建筑中可以看到。（图片来源于网络）
苏通长江大桥上的阻尼器，产生阻尼力，减小拉索振动。


台北101大厦的阻尼器（抗风抗震），这种调谐质块阻尼器一般多安装在高层建筑中，其自重很大。当有外力作用于建筑时，调谐质块阻尼器通过产生与建筑相反方向的摆动达到减振的目的。


其次就是，从自身结构来考虑，比如桥梁中提高桥梁结构的刚度，改变主梁的截面类型，装导流板等适应引导风。
3.历史上有哪些因「风致振动」导致的事件？
（1）1940年塔科马桥风毁事故
塔科马大桥风毁事故      这个风毁事件可以看看这个视频，在8级大风下引起的振动幅度如此之大。
（2）1965年英国渡桥电厂冷却塔风毁事故


在设计允许风速下有三座冷却塔发生倒塌，主要原因是上下的冷却塔相隔太近，存在干扰效应，导致下风向的冷却塔，所受风的影响增大。
（3）2010年俄罗斯伏尔加河大桥蛇形共振
俄伏尔加河大桥蛇形共振视频_腾讯视频  这个视频也能看出明显的振动，但是桥梁没有严重的裂纹和损伤。当时封闭了之后，后面过几天又重新开放了。2011年秋，由一家德国公司和瑞士联邦试验室Empa经过试验后为该桥安装了阻尼器，解决了这个问题。
---------------------------分割线--------------------------------------------------------
程程程：5 月 5 日广东虎门大桥出现异常抖动，先已封闭，造成这个现象的原因是什么呢？按自己的想法解释了下涡振现象。

谢邀。
1「风致振动」产生的原因是什么？会导致什么危害？
风致振动，在建筑中，是一个常见现象。
主要出现在一些超大型建筑结构中。
原因及危害：由于建筑结构超大，原本微小风力影响因素，变得影响巨大，最终导致建筑（桥梁损毁）
如悬索类桥梁，由于受力结构的缘故，更容易受到风力的影响。这是风致振动的根本。

2建筑设计中应该如何将「风致振动」控制在安全范围？
（1）加设阻尼器
在一些超高建筑中（桥梁也应被视为建筑），比如我国台湾地区的101大楼，就专门设置了风阻尼器，来预防风力的影响。桥梁也有类似阻尼器。
台北101大楼阻尼器的原理_嘻辣人_新浪博客

（2）风洞试验
长安大学等多个高校科研机构均设有大型风洞试验室，就是为了应对风致振动问题。

3历史上有哪些因「风致振动」导致的事件？
美国的塔科马海峡吊桥，是一个标志性事件。从此桥梁设计中，就将风洞试验纳入进来。
2009年10月10日，俄罗斯首都莫斯科南方的伏尔加格勒市有一座大桥，突然整座桥就像海浪一样不停上下起伏，引起了市民的恐慌。
十九世纪，悬索桥在暴风天气损坏很多。详细可以见
张三丰：脆弱的桥梁
尾语：
业界主流观点是：卡门涡街造成塔科马桥坍塌的原因。
也有知友RayWilliams指出了异议，
        提出了观点塔科马桥坍塌的主要原因，是颤振（flutter）；估计武汉鹦鹉洲大桥大概率是桥梁主梁的风致涡激振动。参见武汉鹦鹉洲大桥为什么晃动啊？
也请其它专业知友进一步辨析。