这篇文章是由佛罗里达国际大学的四位教员写的:Richard Olson, Ameyu Tolera, Arindam Chowdhury和Ioannis Zsis。

在迈阿密的一个飞机机库里，工程师们正在重现有史以来袭击陆地的最强飓风。这种5级风可以在一眨眼的时间内摧毁一栋测试大楼。

然而，它们的力量还不足以跟上大自然的步伐。

当工程师们建造风之墙10年前在佛罗里达国际大学的测试设施，它的灵感来自于安德鲁飓风这是1992年摧毁南佛罗里达州的一场风暴。

该设施的设计目的是测试建筑物承受160英里/小时(257公里/小时)风速的能力。现在，我们看到了多里安人的飓风2019年，它以每小时184英里(296公里)的风速撕碎了巴哈马群岛的社区飓风帕特丽夏2015年，墨西哥海岸的风速达到了每小时215英里(346公里)。

研究表明热带风暴提高强度随着气候变化，海洋和空气温度上升。设计房屋和基础设施来抵御未来像多里安这样的风暴，将需要新的测试设施，远远超出今天的能力——我们认为应该被称为6级风暴。

风之墙

目前，在美国一所大学里，只有一个实物大小的测试设备能够产生5级风，这是目前最强的飓风级别。这是风之墙。

在设施的一端是一面由12个巨大扇子组成的弧形墙每个人都和普通人一样高。他们一起工作，可以模拟时速160英里的飓风。水射流模拟风驱动的降雨。在建筑的另一端，工程师们可以看到建筑是如何以及在哪里损坏的，碎片在哪里飞来飞去。

我们在这里创造的强大风暴使我们和其他工程师能够探测建筑和设计中的弱点，跟踪贯穿建筑物的故障，并在接近现实世界的风暴条件下测试创新解决方案。摄像机和传感器捕捉到建筑物、屋顶材料和其他物品破裂时的每一毫秒——或者同样重要的是，不要出现故障。

这里十年的研究帮助了建筑商和设计师减少损坏的风险。这在预报员发出警告时很有帮助，就像他们为2022年做的那样在繁忙的飓风季节几个主要飓风。

飓风试验的教训

我们已经在破坏性试验中发现一个结构通常会在不到一秒的时间内分崩离析。只需要风穿过最薄弱的地方。

当飓风多里安袭击巴哈马群岛时，许多建筑都不那么好房屋变成了弹片产生了另一个问题。一旦建筑物倒塌，即使是附近的房屋也会因为飞来的碎片而陷入困境。我们的测试表明一栋建筑的碎片在130-140英里每小时甚至更高的持续风速下，如何摧毁下一栋建筑，然后再摧毁下一栋建筑。

屋顶往往是最薄弱的环节。屋顶是受抬升力在暴风雨期间，所以风击中建筑物的表面需要能够逃逸。当风吹到路径上的物体时，就会造成破坏。

新的设计正在改善建筑物抵御极端风的能力。例如,风暴可以产生强大的漩涡这种风几乎像建筑物边缘的开塞钻一样旋转，可以剥离屋顶材料，最终将屋顶本身抬起。一种创新使用了横向风力涡轮机沿着屋顶的边缘扩散风，同时发电，一举两得。

建筑物的形状也可以造成弱点或帮助转移风。你会注意到大多数现代高层建筑都避免尖角。测试表明更多的梯形或者圆形的边缘可以减少建筑物的风压。

提高安全性并不一定要付出昂贵的代价。一项实验表明升级只需要250美元是一个小棚子大小的建筑能否抵挡住三级风暴的区别。飓风的肩带在房子的四周装上屋架。环柄钉它的柄上有螺纹来抓住木头，比光滑的钉子更能抵抗风力。飓风百叶窗同时也要挡住风能穿透并引发灾难性故障的入口。

安装也很重要，这有助于解释为什么表面上符合建筑规范要求的屋顶仍然会在飓风中倒塌和飞扬。

我们进行的实验表明，一个边缘系统——墙和屋顶之间的金属元件——如果安装得过高或过低半英寸，就会在低风时过早失效，尽管这个系统的设计是为了抵御5级飓风。安装沥青瓦和屋面瓦的屋面工人在密封边缘时可能需要超出现行规范防止他们在暴风雨中失败。

扩展测试:风速200英里/小时+风暴潮

当工程师们通过测试获得知识的时候风暴的性质正在发生变化随着地球变暖。

气温升高——是由于增加人类活动产生的温室气体排放-使空气能够保持更多的水分，而温暖的海洋则提供更多的能量燃料飓风。研究表明更大更猛烈的风暴这是加水后更重移动速度越慢，他们所袭击的地区就会遭受更多的风、风暴潮、洪水和碎片的袭击。

一个研究估计如果2008年摧毁德克萨斯州加尔维斯顿的飓风“艾克”(Hurricane Ike)在预计21世纪末气候变暖的时候袭来，其风力将增强13%，移动速度将减慢17%，降雨量将增加34%。

像这样的风暴是我们和其他八所大学合作的原因设计一个新设施为了测试建筑在200英里/小时(322公里/小时)的风速下的性能，用一个水池来测试高达20英尺(6米)高的风暴潮和海浪的影响。

计算机可以模拟结果，但它们的模型仍然需要通过物理实验来验证。通过结合风、风暴潮和波浪作用，我们将能够看到整个飓风，以及所有这些成分如何相互作用，影响人类和建筑环境。

灾难测试正在寻找使房屋更安全的方法，但这取决于房主确保他们了解房屋结构的弱点。毕竟，对大多数人来说，他们的家是他们最宝贵的资产。

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本文最初发表于谈话。