风锤效应

2024年4月11日这天，全国都有大风天气，这一天我家的彩钢瓦屋顶被大风刮到了地上，一个屋顶30平米，一个屋顶16平方米，厚度10厘米。叫了七个人，费了九牛二虎之力才把我顶放到原位置，大的因为太沉只能倒扣放置。同样的这种房屋有5间，被吹掉屋顶的是三间，还有两间房的屋顶完好无损。

后来我发现没有吹掉屋顶的房子没有面向北面的窗子，北面墙没有开门，也没有开窗子，大风直接吹到了转墙上，而且南面的门是敞开的。相反，被吹掉屋顶的3间房屋的北墙上都开了一个小窗户，小窗户一直都是开启状态，风容易刮进来，而南面的门和窗子都被我锁得死死的，没有留空隙。这个房子的屋顶直接用钢管支撑这十厘米厚的彩钢瓦，彩钢瓦被钢管链接牢固成为一个整体，一个面积16平方米，一个面积30平方米。两个面积这么大的屋顶被大风吹刮落地，十几年来是首次。

这种情形让我想起了我在城里面的房子也遭遇过一次类似的情况，2012年7月份我出去几天，房子北面阳台的窗子没有关闭，等我回到房子发现房子的门被大风吹倒在地上，和合页相连的木块被连根拔起，连门框也被大风吹破了。这个事件让我思考了很长事件。

现在想起来这两个大风造成的灾害的原理是一样的，就是“风锤效应”。什么是“风锤效应”，总结以上现象，风锤效应就是一个密封体，如果只保留一个通风口，而且当大风的风向正对着这个通风口的时候，在自然界出现大风的情况下，密封体内部的气压会迅速增强，强于外界大气压若干倍。此时由于外界大气压小，内部大气压很大，这种内外压力差有很大的破坏性，遇见密封体承压能力小的侧面，就能形成整体破坏，撕裂。这种现象就可以称之为“风锤效应”。风锤效应的应力大小我想可以使用动量公式来计算：mv=ft。

具有风锤效应的建筑和物体是很多的。例如，一个房子忘记关闭北面窗子，却关闭了其他房间的窗子和门。再例如农村房子的屋顶，屋檐是封闭的，山墙是封闭的，但是却预留了一个门。再例如，一个瓦罐放倒了，却恰恰把瓦罐的口放在了向北方向等等。这些现象在遇见大风的时候容易造成门整体倒塌，屋顶倾飞，瓦罐破碎等，后果非常严重，也是现代社会自然界对于人类建筑的一种报复性破坏，值得人们密切关注。

风锤效应产生的压力是非常巨大的，我的30平米的房子屋顶，连同几根钢管六个人也抬不动，却被大风吹起倒扣在地面，经济损失超过了几千元。一着不慎损失巨大，如果我在北面小窗子上用转密封，可以能不会吹翻（有傍边的另外房子作对比），如果我保持南面门窗敞开，保持大风对流，也不会造成屋顶吹翻；如果我用电焊连接固定屋顶和墙体，也许也不会吹翻，总之预防风锤效应的措施我都没有采用，所以损失巨大。

风锤效应产生的压力是非常巨大的，而且是十分均匀的分布的，造成它的压强也是巨大的。可以想想，风不断地吹进一个密封的空间，空间里面的气体不断被压缩，压强持续增大，但是不足以抗衡外界的风压，大风继续向狭小的空间注入空气，使得空气压力持续增加。最后只能以爆破密封体的形式释放压力。

当然，风锤效应的发生有一个阈值问题。我这个彩钢瓦房屋已经盖好十一年了，这十一年来每年春季冬季都遭受很多次大风，但是只有这一次掀翻了屋顶。所以风锤效应是一个小概率事件，虽然是小概率事件，确实破坏力极大的。应该吸取教训。