摘要：隨著對環(huán)境污染極重的化石能源在人類瘋狂開采下逐步枯竭，環(huán)境污染帶來的負(fù)面影響逐漸顯現(xiàn)出來，人類的環(huán)保意識不斷加強(qiáng)，開始重視對可再生能源的利用。伴隨新技術(shù)新材料的應(yīng)用，風(fēng)能已成為目前技術(shù)較成熟、最具有規(guī)模開發(fā)價值的清潔能源。風(fēng)是一種自然現(xiàn)象，如同其它自然現(xiàn)象，給人類帶來福利，也帶來災(zāi)害。風(fēng)雖然是取之不盡的豐富能源同時，臺風(fēng)蘊(yùn)含的巨大能量也會帶來嚴(yán)重破壞，其發(fā)生頻率遠(yuǎn)高于地震災(zāi)害，故其累積損失也高于地震災(zāi)害。臺風(fēng)究竟是如何對結(jié)構(gòu)物造成損壞？實(shí)在值得我們?nèi)ヌ骄?，所以本文將討論風(fēng)力對結(jié)構(gòu)物的影響，并就風(fēng)的物理特性、設(shè)備結(jié)構(gòu)所受風(fēng)靜載荷、動載荷的力學(xué)效應(yīng)及防風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作概略性的探討。　
　　
　　1臺風(fēng)的形成
　　
　　風(fēng)的形成乃是空氣流動的結(jié)果，空氣流動所形成的動能稱為風(fēng)能，風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式。臺風(fēng)實(shí)際上是強(qiáng)列的熱帶氣旋，是發(fā)生在熱帶海洋上的強(qiáng)烈、暖性低壓天氣系統(tǒng)，熱帶氣旋的生成和發(fā)展需要巨大的能量，因此它形成于高溫、高濕和其它氣象條件適宜的熱帶洋面。據(jù)統(tǒng)計(jì)，除南大西洋外，全球的熱帶海洋上都有熱帶氣旋生成。每年到了夏、秋兩季，北半球的熱帶海面，氣溫常高達(dá)27℃以上，大量的海水蒸發(fā)到了空中，會發(fā)展成一個低氣壓中心，使周圍的冷空氣不斷流入下方補(bǔ)充空位，形成了個逆時針旋轉(zhuǎn)的空氣旋渦；只要?dú)鉁夭幌陆?，這個空氣旋渦就會越來強(qiáng)大，最后就成為熱帶氣旋。與溫帶氣旋一樣，在北半球熱帶氣旋中的氣流繞中心呈逆時針方向旋轉(zhuǎn)，在南半球則相反。
　　
　　2臺風(fēng)的主要特點(diǎn)
　　
　　臺風(fēng)具有強(qiáng)烈上升運(yùn)動，一邊繞自己的中心急速旋轉(zhuǎn)，一邊隨周圍大氣向前移動，中心附近最大風(fēng)力達(dá)到12級以上的暖性低壓強(qiáng)烈天氣系統(tǒng)。直徑通常為500—1000公里左右，最大可達(dá)2000公里，最小僅160公里。中心氣壓平均在950毫巴以下，最低可為887毫巴。臺風(fēng)由大風(fēng)區(qū)、暴雨區(qū)、風(fēng)眼三部分構(gòu)成。生命史可分為生成、成熟和消亡三個階段。其生命期一般可達(dá)一周以上，有的熱帶氣旋在外界環(huán)境有利的情況下生命期可超過兩周。當(dāng)熱帶氣旋登陸或北移到較高緯度的海域時，因失去了其賴以生存的高溫高濕條件，會很快消亡。襲擊我國的是在靠近赤道的西太平洋上生成的臺風(fēng)，經(jīng)常在5—10月襲擊我國，平均每年約6次，其中7—9三個月最多。
　　
　　3臺風(fēng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞機(jī)理
　　
　　有人估算，一個中等強(qiáng)度的臺風(fēng)所釋放的能量相當(dāng)于上百個氫彈釋放能量的總和?？上攵绻徊扇∮行Х婪洞胧?，臺風(fēng)蘊(yùn)涵的巨大自然能量將給風(fēng)力發(fā)電機(jī)組帶來毀滅性破壞。臺風(fēng)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的破壞機(jī)理主要是對設(shè)備結(jié)構(gòu)施加靜載荷和動載荷疊加效應(yīng)。
　　
　　3.1臺風(fēng)對設(shè)備結(jié)構(gòu)的靜載荷效應(yīng)
　　
　　風(fēng)壓的存在，可由流體力學(xué)中的柏努利定理來說明。簡單的說就是風(fēng)速大時風(fēng)壓小，風(fēng)速小時風(fēng)壓大。因此當(dāng)風(fēng)的流動遇到物體而受阻時，風(fēng)速變小，向風(fēng)面風(fēng)壓升高，流經(jīng)結(jié)構(gòu)后在背風(fēng)面通常產(chǎn)生紊流，使風(fēng)速局部升高而風(fēng)壓降低對背風(fēng)面造成吸力（見圖一），
?

　　如此前后相加的效果，就形成了牽引力，對向風(fēng)面及背風(fēng)面也各自形成了壓力及吸力。壓力、吸力或牽引力的大小，與結(jié)構(gòu)物的形狀有關(guān)（風(fēng)向與結(jié)構(gòu)的相對角度影響也很大，不同角度時其形狀則不同），并與風(fēng)速的平方成正比，因此一個面積上的總風(fēng)壓可用形狀系數(shù)、風(fēng)速平方及面積三者的乘積來表示。臺風(fēng)影響設(shè)備時，設(shè)備結(jié)構(gòu)所受風(fēng)壓靜力與空氣密度和風(fēng)速有關(guān)，臺風(fēng)時空氣密度很大，風(fēng)速有時高達(dá)70米/秒，因此，如果設(shè)備不能降低受風(fēng)面積，極易超過設(shè)計(jì)載荷極限，使設(shè)備遭到破壞。