世界第一高樓如何馴服颶風？

颶風團隊怎麼加入

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如果你碰巧在有風的日子裡拜訪世界第一高樓哈利法塔，並且處於較高的樓層內，你可能會發覺，這座大樓正在輕微晃動，發出恐怖的“吱嘎”聲。

難道這座摩天大樓不堪大風的襲擊嗎？

（哈利法塔高829。8米）

在設計之初，工程團隊就迎來了風的挑戰，即高樓風荷載的難題。

他們自信地表示：哈利法塔可以承受每小時240公里的風速！要知道，這個數字是12級風速（≥118公里/每小時）的兩倍。

越高的建築，面臨的挑戰就越大。不僅風速會隨高度增加，風力也隨風速呈平方增長。那麼，地表最高建築該如何“馴服”颶風呢？

（颶風的威力）

首先，我們要弄清風是怎樣影響建築的。

高樓不會直接被風吹倒。當風吹過建築物時，會產生調皮的小旋渦。這些旋渦不可小看，不斷出現的渦流對建築產生的力，將推動它左右搖擺，形成一個固有的頻率。

（動畫演示風荷載）

每座建築都有偏好的振動頻率。當渦流的頻率與之相匹配時，就像完美的高音能打碎酒杯一樣，摩天大樓的擺動幅度將不受控制，最終轟然倒塌。

（“諧波共振”的後果）

哈利法塔的總結構工程師，比爾·貝克的解決方法是去“迷惑風”。

俯視哈利法塔，你看到的是如花朵般的不規則形狀。

（設計靈感來自沙漠之花蜘蛛蘭）

建築的中央核心筒像花莖，隨著高度上升，建築逐漸變窄，27片橫截面在不斷變化，像花瓣一樣從中心綻放。

（哈利法塔有27種不同的形狀）

關鍵就在於，這變化多端的樓層形狀，可以“打破風的力量”。不規則的設計使周圍的風偏轉，擾亂了有組織的氣流。

這樣一來，風就被“弄糊塗了”。它們以不同的速率被削減，建築上永遠不會承受很大的風力。

（夕陽中的哈利法塔）

設計者的考慮是很有必要的。

迪拜的氣候條件較為極端，遮天蔽日的沙塵暴很常見，摻著黃沙的大風一刮就是幾天幾夜。

（沙塵暴中的迪拜）

那麼，這個設計的效果如何呢？

模擬動畫顯示了建築周圍的風速，風的效果透過煙霧視覺化，最大峰值的速度超過每小時95公里。

（模擬結果）

靠近基座的橫截面積最大，留下風的尾流也最大，但彎曲的拐角有助於緩解不同風向的效應。

在中間部分，渦流被幹擾的效果非常明顯，橫向風力的頻率被分散，避免了單一的主導振盪。

頂部經受著最高風速，但由於這裡的橫截面面積相當小，所以承受的風力也很小。

（登上哈利法塔的最高處）

這座地表最高建築無愧於建造史上的奇蹟。明白了其中的道理，大家日後即便觀察到一些摩天建築的頂端微微晃動，也不會大驚小怪了。

健康提示：請出門戴口罩、勤洗手、多通風，少去人群密集處。

大千世界

《工程大發現—地表最高建築》

播出時間：5月01日 23：25

監製 / 田龍  主編 /劉銘 黃麗君

編輯 / 張蘭  原媛  李顏玉（實習）