今年第22號臺風“山竹”（強臺風級）已于16日17時在廣東臺山海宴鎮登陸，登陸時中心附近最大風力14級（45米/秒，相當于162公里/小時），中心最低氣壓955百帕！深圳市氣象局于09月16日20時01分將深圳市臺風紅色預警降級為橙色預警，請繼續做好防御。

今天，“史詩級”臺風“山竹”登陸我國東南沿海，微博、微信被這張圖刷屏了......

當然，從事相關行業的大家都知道，這種高層建筑的晃動是正常的，而且是必須的，視頻中這種幅度并不大，大家不必擔心。

但是也可以看出，“山竹”的威力真是不容小覷，臺風肆虐時那些超高層建筑還安好嗎？

1、辟謠：平安大廈擺動達到設計最大值？

圍繞平安金融中心，有一些片狀物飄動，有傳言稱外圍玻璃幕墻或窗戶出現被臺風破損的情況。平安集團相關人士介紹，截至目前，平安金融中心幕墻玻璃沒掉，是附近飛起的雜物。

另外網上流傳一封平安內部的電子郵件，平安大廈最大擺幅是兩米，已經觸及到危險值了！

平安集團稱，目前，大樓阻尼器擺幅在設計值的50%左右。大樓各項情況正常，安全。感謝對平安金融中心的關注。

2、辟謠：深圳騰訊濱海大廈臺風天掉玻璃？

微博有消息稱，騰訊濱海大廈的外墻玻璃被臺風吹掉幾塊。對此，騰訊公關總監張軍在朋友圈和微博回應稱，玻璃完好無損。

張軍表示，朋友圈盛傳騰訊濱海大廈外墻玻璃被吹掉，趕緊請有關團隊去檢查，“看到它們完好無損”。張軍還稱為了對抗山竹，公司行政團隊已做好充分準備，嚴陣以待，并戲稱，“山竹，你溫柔點吧”。

在朋友圈評論區，張軍進一步解釋，濱海大廈表面為玻璃幕墻結構，在各個樓層有新風排風各種通風口，同時為節能也有遮陽板的設計，這些部份造成在樓體表面視覺效果上呈現為少許不同，“不用擔心，沒有任何玻璃或構件從濱海大廈上破損或掉落”。

張軍還曬出濱海大廈在臺風之中與臺風到來之前的兩張照片，看上去，確實是網友們多慮了。

可見，這些地標性建筑的表現還算優秀~但是臺風對高層建筑結構的影響不容忽視，建筑結構抗風設計的重要性也擺在工程師們面前。

近期，廈門市建設局巡視員、副局長、教授級高工林樹枝博士，結合高層建筑抗風設計特點及多年的研究心得，詳細分析了2016年“莫蘭蒂”強臺風對廈門市高層建筑的影響，在此分享給大家。

2016年9月15日，廈門遭遇建國最強臺風--“莫蘭蒂”臺風，臺風登陸時最大陣風17級，中心最大風力15級，風速48米/秒。整個廈門大面積斷電停水，65萬株行道樹倒伏，566家企業受災，17907間房屋倒塌，經濟損失超過100億元。臺風在廈門境內持續3個小時。風荷載超出國家標準較多，造成幕墻抗風壓性能、水密性能、氣密性能、耐撞擊性能等各項性能大大超出限值。高層鋼結構建筑、幕墻支撐鋼結構經受了嚴峻考驗。

廈門海峽明珠廣場地上50層，總高度232m，鋼結構建筑。受“莫蘭蒂”臺風襲擊，石材幕墻角部區破損脫落，部分為撞擊物撞擊破損，有少數玻璃面板破損脫落。

廈門五緣灣某寫字樓玻璃面板從上到下全部損壞。屬于玻璃面板強度超限，未能抵抗此次臺風。

強臺風過后，廈門市建設局組織對全市房屋建筑受損情況進行調查，掌握第一手資料。全市幕墻多數表現良好，經受住強臺風的考驗。但有約有5萬m2的幕墻破損，發生破損的幕墻，其幕墻的支撐鋼結構基本完好，主要為石材、鋁板、或玻璃破損，個別開啟扇掉落和五金件失效等。外維護結構損壞主要由下列原因造成：（1）由于風力太大，高層建筑，特別是高層鋼結構建筑層間側移過大；（2）群樓的狹管效應引起；（3）風致效應引起；（4）面板強度不夠引起；（4）設計不合理引起（包括：造型奇特、迎風面太大、玻璃沒有夾膠等）。

▲ 提升高層建筑抗風能力的措施

1、控制建筑物的造型：最好的建筑平面就是最沒有特色的圓柱體或者正多棱柱。若是正方形，角部宜切掉了一小部分，使平面形狀沒有直角或者銳角。建筑外表面也要盡量的光滑，各種裝飾性的突起要盡量避免。仔細觀察一下全球400米以上的超高層建筑，絕大多數也都是這個造型。

2、優化結構構件：高層建筑一般是結構柔度大，自振頻率比較低，如果與風振頻率接近，在風的作用下振幅就會很大（共振）。改變自振頻率有很多辦法，最直接的辦法就是通過優化結構構件（梁、柱、剪力墻、支撐）的尺寸和布置，把結構的自振頻率控制在合理的范圍內，使得建筑在風的作用下保持較好的舒適性。

3、增加減振裝置：超高層建筑，因為高寬比太大，結構太柔，僅通過結構設計調節，難于有效改變結構的自振頻率。特別是鋼結構建筑，阻尼比較小，需要在一些特殊的部位設置風阻尼器（TMD、質量調節阻尼器），或設置阻尼墻、偏心支撐、屈曲約束支撐等耗能構件，達到減少風致效應、提高舒適度的目的。

一、控制建筑物的造型

風是紊亂和隨機的，風對建筑物的作用十分復雜，規范中關于風荷載值的確定，適用于大多數體型較規則、高度不太大的單幢高層建筑。對風敏感的高層鋼結構建筑，及高層鋼結構建筑群，其體型宜做專項設計：

單體建筑的體型系數應盡量小。其體型應有利于建筑物減少受風面積，從而減少風荷載對建筑物的影響。單體建筑要有合理的流線，使風產生不了風旋渦，避免建筑物產生風振，即使產生渦流，也要能減少建筑物的搖擺振動。

建筑群應綜合考慮群體內建筑物的體型。建筑群中的建筑單體造型，對群體效應、狹管效應、風場流向等均有較大影響。復雜的建筑體型，會對相鄰建筑產生不利影響，還會影響風的流向，加上建筑密度大，鱗次櫛比，易引發狹管效應，使城市街道風速加大，危及行人和行車安全。特別是當強臺風來襲時，峽管效應會使高層建筑的部分外墻表面因風速過大而產生巨大負壓，玻璃幕墻或大塊墻板像雪崩一樣脫落，高檔門窗等也會突然崩塌、墜落傷人。

避免設計迎風面偏大的超高層建筑

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避免設計立面造型復雜的高層建筑

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廈門特房波特曼大廈：216米，鋼-混凝土組合結構。玻璃幕墻設計成外凸的直角三角形，通過三角形長短邊方向變化形成立面線條，其玻璃外墻形狀和防浪堤類似，狂風撞到玻璃外墻時，力量瞬間分散，不易形成集中壓力和吸力。

 ▲避免出現狹管效應

城市高樓間的狹窄地帶風力特強，易造成災害，城市“峽谷風”是各大城市面臨的新問題。風洞試驗經過數值模擬后發現，平地上3—4級的風，在城市高樓之間，經過“狹管效應”放大后，可達10級以上，刮起六七級大風時，狹管效應能使通過高樓之間的瞬間風力達到12級。“狹管效應”的威力大小，與一個城市高層建筑的數量、間距、建筑物的位置有著密切關聯。高層建筑物越多、體積越大、間距越近，出現“狹谷效應”的機會越大。

 ▲2016“莫蘭蒂”臺風--狹管效應

廈門中航紫金廣場。塔樓A、塔樓B均為寫字樓，地面以上總層數41層，屋面高度為180.7m，采用鋼管混凝土框架—鋼筋混凝土核心筒結構體系。A、B兩幢樓距離較近，周邊建筑群密集，建筑風環境極其復雜。 

▲2016“莫蘭蒂”臺風--狹管效應 

對于密集區域高層建筑，其建筑體型系數放大較明顯。臺風風眼或近中心附近移動路徑經過建筑結構所在位置時，風速和風向都發生劇烈變化，若未充分考慮群體風干擾系數，則會大大降低建筑物的安全性。

 

▲狹管效應造成幕墻局部破壞嚴重。

 

▲《建筑結構荷載規范》50009-2012 

密集高層建筑群造成的狹管效應、風致干擾效應等原因均會造成局部瞬時風壓增大。此種狀況下玻璃破壞表現為中空玻璃內、外二層同時破壞；如廈門兩岸金融中心旁邊的二幢高層，由于二幢高層間距較近，從東北向吹過來的臺風經過第一幢時，風從角部經過造成的脫落旋渦直接作用在第二幢高層幕墻上，局部風壓增大，造成玻璃內、外片同時破壞。

▲這種造型，狹管效應明顯：

群體風相互干擾，風荷載增大較多。計算時，風荷載取值應按風洞實驗。

幕墻的支撐鋼結構的剛度要足夠大，以抵抗巨大風壓。

每塊玻璃在大風下均不能破壞，否則，局部玻璃破碎后產生的碎片在建筑間復雜風環境的作用下，四處飛射并撞擊到其他玻璃，造成原本不會破壞的其他玻璃破碎。

推薦采用夾膠玻璃。膠片可以增加玻璃抗穿透性能，同時還可以有效控制玻璃碎片飛散，防止碎片被臺風卷起對玻璃造成二次打擊。 

▲“莫蘭蒂”臺風的教訓

處于“狹管效應”位置的玻璃，若反向安裝，臺風時損失嚴重。單片玻璃位于外側，夾膠層在內側，外側玻璃面板易發生碰撞損壞，破損的玻璃碎片，還會擊破其他玻璃。應采用夾膠中空玻璃，且夾膠玻璃位于外側。 

 

▲復雜體型，應做風洞試驗

（外型極其復雜，體型系數和風振系數難于確定）

復雜的建筑表皮，風荷載難于確定，數值計算、加工制作、施工安裝難度也大。

廈門天語舟雷達工程

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 ▲有特殊要求的建筑，抗風設計應專門研究  

（廈門氣象雷達科普觀景塔） 

 建筑物坐落在海拔120米的山上，風力較大。地上20層，建筑頂部高度77.6米，塔樓結構采用帶部分鋼支撐的鋼框架一鋼砼組合筒體結構，外框柱采用12根φ450x15曲線鋼管柱。

氣象雷達用于對臺風、龍卷風、冰雹、雷暴、暴雨等災害性天氣的觀測和監視。建筑物的側移不能太大，還要確保臺風等災害來臨時，監測儀器能正常工作，因此，風荷載取值需做專門研究。

二、減小高層建筑在風荷載下的水平側移

 ▲減小高層建筑在風荷載下的水平側移

增設加強層，對解決高層建筑抗風問題十分有效。設置水平加強層后，將引起結構主要內力重分布，使結構構件更能發揮抗側潛能，從而減少層間側移。

加強層設置要綜合考慮數量、位置、伸臂結構形式、伸臂結構剛度等因素。宜在適當的樓層設置適宜剛度的水平伸臂構件。太柔作用不明顯，太剛又會剛度突變，不利于抗震。必要時，也可同時設置周邊水平環帶構件。

 

廈門世茂海峽大廈，兩棟超高層鋼結構建筑（總高度300米）。“莫蘭蒂”臺風后，主體結構及幕墻完好無損。

 

 

三、重視幕墻支撐鋼結構的設計

 ▲幕墻的支撐鋼結構

進入二十一世紀，鋼結構大量應用于幕墻骨架。十多年來，我國已建成的采用焊接鋼結構支承的玻璃、鋁板和石材幕墻，這類工程甚至經歷了多次12級到14級強臺風的吹襲而完好無損。但應重視以下問題：

幕墻的大型支承鋼結構是鋼結構的一部分，應按鋼結構規范執行，其結構設計使用年限宜按主體結構考慮。

焊接是鋼結構最可靠的連接方式之一。國外也有許多幕墻的鋼橫梁、鋼立柱采用焊接，并非全用螺栓。但高空焊接，如何檢測，質量如何保證，是個大問題。（鋼結構專業施工隊伍？焊工持證上崗？）

支承鋼結構同樣存在溫度應力，存在防火、防銹蝕等問題，應高度重視。

 ▲幕墻的支撐鋼結構（全明框架式幕墻大樣圖）

     

系統說明：

鋼框架外包鋁型材，豎向裝飾扣蓋60mm寬，出玻璃面20mm高  

玻璃最大尺寸：

1800*4500（W*H） 

玻璃配置：

8+1.52PVB+8+12A+10mm

藍灰色鋼化LOW-E玻璃

四、提高幕墻的抗臺風能力

 ▲廈門國際中心超高幕墻應對超強臺風的措施

廈門國際中心總建筑面積18.56萬平方米，建筑高度339.88米，地下4層，地上61層，是福建省最高的超高層鋼結構大樓。建筑幕墻總面積約62000平方米，采用了豎明橫隱的單元式結構幕墻體系。“莫蘭蒂”臺風來襲時，結構已經封頂，幕墻已施工4/5。

廈門國際中心幕墻工程在前期設計、后續施工以及臺風肆虐期間均進行了周密考慮和預案應對，施工期間強臺風來襲，幕墻完好無損。這是典型的超高層鋼結構建筑幕墻工程預防強臺風的成功案例。

 

1、安全等級。本工程幕墻的結構安全等級按1級進行設計。埋件系統、轉接件和單元掛件系統、龍骨系統、橫豎框連接、上下單元插芯、結構膠以及豎向裝飾框的連接系統等在結構計算時均提高了安全系數。

2、風荷載取值。除了基本風壓、場地粗糙度、抗震設防烈度、設計地震基本加速度均按規范給定的參數進行選取外，還嚴格按照工程的風洞試驗報告進行標準風荷載取值，最大設計風荷載WK=6.6kN/m2。

3、玻璃：在提高安全系數的前提下，經過嚴格計算，幕墻透視部位采用HS10+1.52PVB+HS10+12A+HS10夾膠中空玻璃，層間玻璃采用HS10+1.52PVB+HS10夾膠玻璃。不但中空玻璃的內外片進行了等強度設計，而且夾膠玻璃的采用，大幅度提高了玻璃的安全性。

4、結構膠。采用超高性能硅酮結構密封膠。

 

“莫蘭蒂”臺風來襲時，幕墻正在施工。臺風對未封閉建筑有很不利的影響，未上墻的材料眾多，現場機具、設施很多，情況復雜，提前做好防范措施很關鍵。強臺風過境，廈門國際中心工地沒有發生任何人員和財產損失，是一個奇跡。

臺風來之前，現場清理場地，不再進行施工。

對堆放在樓內和風口的材料，集中轉移到避風處，保證樓內及風口處無散落材料。

對于已經安裝的開啟窗逐個檢查，并全部關閉鎖死，保證開啟不被風吹落。

對最上層單元板塊的防跳動裝置逐個檢查，并全部安裝且緊固，保證頂層單元不被掀起掉落。

臺風到來之前，將所有吊藍的鋼絲繩每隔10米與裝飾框捆綁一次，吊籃副繩和生命繩通過地面的打地錨固定。　

 

2016年，超強臺風“莫蘭蒂”襲擊襲擊廈門，廈門中心大廈還處于施工階段，由于施工垂直運輸的需要，玻璃幕墻的周圈沒有閉合，臺風來襲，強風穿膛而過，玻璃需要承受巨大的正風壓和負風壓作用，相當于兩面受風。這時候，幕墻處于最危險的狀態，受力是最為不利的，在這種情況下，玻璃幕墻很容易遭受重創，歷史上，這樣的例子很多。但臺風過境后，出乎意料，玻璃幕墻幾乎完好無損。這是個奇跡，非常值得驕傲！

施工中的玻璃幕墻，能經受考驗，關鍵是幕墻設計與施工的精細化。為什么這個項目的玻璃幕墻能承受這么大的風力？一是它的幕墻骨架做得非常牢靠；二是選用的玻璃比較厚，外側2層玻璃夾膠，內側1層玻璃，雙層鍍銀Low-E中空；三是它的流線型設計也減少了風的阻力；四是采用BIM技術，幕墻設計、施工一體化集成。應該說，這個項目舍得投資，在設計的時候，風荷載也考慮得比較足。

 ▲提高幕墻的抗臺風能力

玻璃幕墻高度大于200m或體型、風荷載環境復雜時，宜進行風洞試驗確定風荷載。建議超高層、臨海密集區高層建筑、異型建筑應進行風洞試驗。

控制隱框玻璃幕墻的使用高度。建議高度超過100m的玻璃幕墻采用明框、半隱框的做法。

控制板塊的尺寸。建議隱框幕墻板塊的面積不宜超過4m2，開啟扇板塊面積不大于1.5m2。現在許多工程的隱框板塊，尺寸非常大，甚至超過6m2，這些板塊承受的風力使得膠縫寬度達到無法接受的程度，只能使用超高強度結構膠才能過關。

玻璃品種。有脫落風險部位應采用夾層玻璃，明確玻璃材料選用要求。高層玻璃幕墻優先選用超白玻璃和均質鋼化玻璃，降低玻璃內部缺陷率。

五、增加減震裝置

 ▲風阻尼器（TMD、質量調節阻尼器） 

減小風力對超高層建筑的影響，最新的技術是在超高層建筑設置一種風阻尼器（TMD、質量調節阻尼器）的裝置，能有效地減小強風力對超高層建筑產生的搖晃。

上海環球金融中心，安裝了兩臺用來抑制建筑物由于強風引起搖晃的風阻尼器。當遭遇6級以上強風時，建筑內的人會有輕微搖晃感。考慮到上海時常遭遇臺風襲擊，設計時，特別安裝了這樣的風阻尼器。

 ▲臺北101

建筑高度508米。采用新式的“巨型結構”，在大樓的四個外側分別各有兩根巨柱，共八根巨柱，每根截面長3米、寬2.4米，自地下5層貫通至地上90層，柱內灌入高密度混凝土，外以鋼板包覆。大樓的外形設計成鋸齒狀，經由風洞測試，能減少30-40%由風所產生的搖晃。為減少風荷載下的側移，每隔8層設一道剛桁架加強層。

為了因應高空強風及臺風吹拂造成的搖晃，大樓內設置了風阻尼器（質量調節阻尼器），即在88至92樓掛置一個重達680噸的巨大鋼球，利用擺動來減緩建筑物的晃動幅度。 

▲風阻尼器（TMD、質量調節阻尼器）

2015年第13號超強臺風“蘇迪羅”，08月08日凌晨，以中心附近最大風力15級（48m/s），在臺灣省花蓮登陸，臺北101大樓內的風阻尼器擺動幅度達100cm，擺動幅度創歷史最大。風阻尼器設計的最大擺幅可達正負150cm，用來平衡大樓左右搖晃，可減少大樓約40%的晃動幅度。

 

 

▲廈門國際中心

廈門國際中心總建筑面積18.56萬平方米，建筑高度339.88米，地下4層，地上61層，集超甲級寫字樓、單元式辦公、高檔會所、觀光等為一體，是福建省最高的鋼結構大樓。

消能減振方案采用粘滯阻尼墻進行風振控制。X向和Y向共布置68個170T粘滯阻尼墻。有效滿足結構舒適度要求。

▲廈門帝景苑

廈門首個超高層住宅項目，5幢62層，258米高，（Ⅰ期+Ⅱ期）50萬平方米，全鋼結構精品住宅。

 

為減小風荷載作用下的層間側移，全樓設置了約束屈曲支撐。

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▲結束語

高層建筑的風荷載包括三部分：平均風壓產生的平均風力（靜態荷載）；脈動風壓產生的隨機脈動風力（動態荷載）；由于風致建筑物振動產生的慣性力（動態荷載）。高層建筑的動態荷載不容忽視，但要準確地確定風荷載，必須依靠風洞試驗。

廈門市風荷載大，許多高寬比較大的高層建筑，層間側移由風控制，抗風設計尤其重要。建筑方案應盡量采用體型系數較小的建筑平面（如近似正方形、圓形等），避免采用迎風面較大的建筑平面。

高層建筑的外維護結構在歷次強臺風襲擊中，均遭受較大的損壞。地處臺風風口、或出現狹管效應的建筑群內、以及風致效應明顯的區域，外維護結構的破壞特別嚴重。外墻、外窗、幕墻應進行專門的抗風設計。外立面應盡量光滑平順、簡約簡潔，避免采用外型復雜或造型奇異的建筑立面。

（來源：土木吧、中國基金報）