100次浏览 发布时间:2025-03-31 08:06:40
从这次出现的情况来看,这次被大风卷走的住户,基本都是集中在小区20层以上的高层。为什么这种情况只有高层中会出现?
这是因为高层建筑其本身比较特殊,在大风天气里,受到的风力要比低层的建筑大很多,其主要受到三个方面的影响。
1、风速廊线
当出现大风天气的时候,通常随着高度增加,风速也会增加。这是因为地面上受到摩擦力的干扰,会导致风速减缓。但是随着高度增加,摩擦力减小,风速增加,这种现象被称为:风速廓线
风速廓线有多种表现方式,但是其原理大体上一样,其简化的公式是这样子
V2 是高度 Z2处的风速,V1 是参考高度 Z1处的风速。
Z2 是所处高度,Z1 是参考高度
α 是随高度变化的系数,通常在 0.10 到 0.25 之间,与地形和海拔等因素有关,可以通过查表获得。
根据这个公式,可以算出风速会随着高度增加而风速呈指数增长。例如:如果参考高度为 10 米处的风速为 10 米/秒,那么在 100 米高度处的风速将会达到 25.1 米/秒,而在 200 米高度的风速将会达到 35.4 米/秒。
所以,随着高度的增加,那么风速也会呈现指数增长,这也是为何每当大风来临的时候,高层的风速感觉更大一些的原因。
2、高层共振
高层建筑具一定的振动频率,而当风速变大后,接近建筑物振动频率时,就会引发共振。共振会引发和放大建筑物的振动,导致建筑物的结构应力增加。
这也是为何这次南昌大风天气中,许多高层住户感觉整栋楼都在摇动的原因所在。
像一些超高层建筑,为了应对大风引发的振动,导致建筑结构受损,就会在楼顶上放置一个大铁球,这个大铁球被称为调节质量阻尼器。通过阻尼器的摆动,可以抵消风产生的共振。
而在一般的居民小区中,没有这个阻尼器来应对大风带来的共振,这就导致大风天气里,建筑结构不太稳定,这也是为何连窗户的框架都被撕裂的原因。
3、风载荷
风载荷是指空气流动对建筑施加的力,被称为风载荷。风载荷与风速的平方成正比,当风速每增加一倍的时候,风载荷就会增加四倍。
前面讲过,风速随着高度的增加而呈现指数增长,那么大风对高层建筑应对的压力,会出现四倍的增加,而高层建筑往往有着较大的迎风面,所受到的压力将会巨大。
而在大风天气中,高层建筑本身就已经与大风产生了共振,结构稳定性变差,加上风载荷所产生的巨大压力,让门窗就如同窗户纸一样,一刮就破碎了。
虽然前面说过,楼层越高,风速也就越大。但是这也无法解释,在玻璃破碎后,风不是应该把人往里面吹,为何有三面墙的阻挡,还会把人卷走呢?
这是因为在大风把门窗玻璃刮倒后,会产生一股巨大的吸力,正是这股吸力,即便有三面墙的阻挡,它也会通过破碎门窗的缺口,把人吸入到外面。
正常来说,房间不同于飞机,其与外部的压力差几乎相同,想要产生吸力,那么内外就会存在一定的压力差才行,那么这股压力差是如何产生的呢?
瑞士流体物理学家丹尼尔·伯努利曾提出一个原理,被称为伯努利原理,其是流体力学中的一个基本原理。
伯努利原理中指出,当流体(空气)的速度增加时,其压力就会下降。当大风天气来临的时候,室内由于是一个相对封闭的空间,其压力基本恒定的,而大风天气中室外的压力会降低,这就形成过了室内和室外的压力差。
而在高层建筑中,由于风速廊线的原因,风速会呈现指数增长,那么这个压力差也会呈现指数的增长。
当高层建筑中的门窗在大风中被刮碎裂后,内外空间由于压力不同,就会形成一股强大的吸力,在风倒灌进入房间后,会形成一个涡流,就会把人从房间内卷入到室外之中。
而想要把一个成年人,卷入到室外,风力至少在11-12级左右。而南昌当天的风速就达到了11级,由于高层建筑的风速会更大一些,那么在门窗破碎后,瞬间产生的压力差就会把人卷走。
由于大风天气,出现这种情况,实际上是一件让人难以接受的事情,今天说这个事情,是想避免这样的事情发生。
对于那些住在高层的朋友,期望以后能够注意一些。尤其是大风天气中的时候,尽量不睡在迎风面,避免此类事情再次发生。
网站内容来自网络,如有侵权请联系我们,立即删除!
Copyright © 金太阳百科 琼ICP备2024039176号-18