随着今年第9号台风“巴威（Bavi）”登陆我国东部沿海，多地启动人员转移、停课停运等应急措施。超市里的透明胶带销量大增，居民们纷纷在家里的窗户上贴出一个大大的“米”字，有的人贴成“井”字，还有人索性把整块玻璃贴得密密麻麻。
🔺图1 台风预警图[1]
🔺图2 米字形封窗图[2]
这一做法已经流传了很多年，几乎成了沿海居民防台风的“固定动作”。有人说它能分散风力，有人说它能增强玻璃强度，还有人认为它就像给窗户加了一层“钢筋”。那么，一卷只有几十微米厚的透明胶带，真的能够让几毫米厚的玻璃挡住每秒几十米的狂风吗？
答案可能会让很多人意外。普通胶带几乎不能提高玻璃抵抗台风的能力。它真正的作用，并不是让玻璃变得更坚固，而是在玻璃已经破裂后，尽可能减少碎片飞散造成的伤害。此外，在台风初期的脉动风作用下，胶带还能略微增加玻璃的阻尼，抑制小幅振动，减少因疲劳而产生的微裂纹。但这种作用仅限于“延缓”，远不足以决定玻璃的最终命运。
要全面理解这一点，我们首先要回答另一个问题：台风究竟是怎样把一块坚硬的玻璃击碎的？
风，为什么能推动一扇窗？
很多人觉得空气很轻，因此下意识认为它没有多少力量。事实上，空气是一种流体。当它高速流动时，就会持续对建筑物施加作用力，这种力在工程上称为风荷载[3]。
风荷载最重要的特点是：风压与风速的平方近似成正比。风速增大为原来的2倍，风压将变为原来的4倍，以此类推。因此，超强台风的破坏力远远不是普通大风的几倍，而可能达到十倍以上。
对于一块玻璃来说，它承受的总受力可以简单理解为：
总受力 = 风压 × 受力面积
以一块约2平方米的落地窗为例，在极端台风条件下，经建筑体型系数和高度系数放大后，作用在玻璃上的等效风压可达3~5千帕，总作用力约为6000~10000牛顿，相当于持续承受600公斤到1吨左右的压力。现代建筑之所以能够抵御这样的载荷，是因为门窗和主体结构都会按照《建筑结构荷载规范》进行抗风设计，而不是依靠一卷胶带。
不过，即使玻璃能够承受持续风压，真正危险的，却往往是另外两种更加隐蔽的力学效应。
比风压更危险的，是压力差
很多人认为，台风只是不断把窗户往屋里推。实际上，风不仅会“推”，还会“吸”。
当高速气流绕过建筑物时，根据伯努利原理，流速越大的区域，静压力反而越低。因此，建筑迎风面承受较大的正压力，而两侧和背风面则容易形成负压，就像有一只无形的大手不断向外拉扯建筑。
如果门窗保持完整，建筑通常能够承受这种受力。但如果迎风面的玻璃首先被飞来物击碎，大量空气便会迅速灌入室内，使室内压力骤然升高；与此同时，背风面仍处于负压区。
这样一来，背风面的玻璃既受到室内空气向外顶，又受到室外负压向外“吸”，两种作用共同叠加，承受的压差会急剧增加。建筑风工程中，把这种现象称为主开口效应[4]。
即便迎风面未破裂，在极端风压和建筑气密性极佳的情况下，室内外压差也可能单独对玻璃造成巨大威胁，导致整扇窗户整体外鼓甚至飞出。这也就是为什么在超强台风中，人们有时会看到迎风面玻璃只是局部破裂，而背风面的整块窗户却被掀飞，甚至屋顶也随之受损。
真正导致建筑失稳的，并不仅仅是风，而是建筑内外压力平衡在瞬间被打破。
不过，在实际灾害中，导致玻璃破裂最多的原因，依然不是持续风压，而是那些被狂风卷起的高速飞来物。
真正击碎玻璃的，是高速冲击
树枝、瓦片、广告牌碎片、铁皮……这些平时毫不起眼的物体，在台风中都会变成危险的“飞来物”[5]。它们之所以危险，是因为施加的不是普通压力，而是冲击载荷。
用手慢慢按压一块玻璃，它几乎不会破裂；但一颗高速飞来的小石子，却可能瞬间把玻璃击穿。两者最大的区别就在于作用时间。
持续风压属于缓慢加载，玻璃内部应力可以逐渐分布；而飞来物撞击发生在几毫秒内，动能集中作用于极小区域，瞬间形成极高的局部应力。这种现象被称为应力集中，也是脆性材料最容易发生破坏的原因。
因此，真正击穿玻璃的，很多时候不是持续的大风，而是一块被狂风卷起的树枝、一片铁皮，或是一块高速飞来的瓦片。
仔细观察玻璃破裂时的过程，你会发现，它几乎不会像木头一样慢慢开裂，而是随着一声脆响，裂纹瞬间蔓延至整块玻璃。
🔺图3 玻璃破碎示意图[6]
“米字胶带”，真正的作用是什么？
既然胶带不能提高玻璃强度，那为什么它还能流传这么多年？答案是：它保护的不是玻璃，而是人。
普通透明胶带无法改变玻璃的抗弯强度，也无法阻止裂纹扩展，因此面对强风或飞来物冲击时，玻璃依然可能破裂。
但当玻璃碎裂后，胶带可以把部分碎片暂时粘连在一起，减少碎片四处飞溅，从而降低人员受伤的风险。同时，如开头所述，在台风初期，胶带增加的阻尼还能适当抑制玻璃小幅振动，延缓疲劳微裂纹的形成。
🔺图4 胶带作用示意图(AI生成)
不过，这种作用也有一定限度。如果玻璃遭到树枝、铁皮等高速飞来物猛烈撞击，普通胶带几乎无法阻止整块玻璃脱落，更谈不上抵御台风。
因此，把胶带当作”应急措施”可以，但千万不要把它当成真正的防台风装备。
台风来临时，哪些做法真正有效？
相比贴胶带，更有效的防护措施包括[7, 8]：
锁紧门窗
保持建筑外围护结构完整，避免形成主开口效应。
清理阳台和窗外杂物
花盆、晾衣架等物体都有可能成为危险的飞来物。
拉上窗帘，远离大面积玻璃
即使玻璃破裂，也能减少碎片飞散造成的伤害。
采用符合规范的抗风门窗和夹胶玻璃
对于台风多发地区，这是最有效、也是最可靠的防护方式。
写在最后
窗户上的”米”字，并不是毫无作用，但它真正保护我们的方式，并不是增强玻璃强度，而是在玻璃破裂后减少碎片飞散，并在台风初期提供微弱的阻尼减振。
真正抵御台风的，是建筑设计中的风荷载计算，是流体力学对风场的分析，是材料科学对玻璃性能的改进。一张胶带或许能带来一点心理安慰，但真正守护生命安全的，从来都是科学与工程。
文章作者：好食花生 畅鼠大王联合出品
参考文献
[1] https://www.msn.cn/zh-cn/news/other/台风橙色预警-巴威加强为强台风级-12日凌晨登陆浙闽一带沿海/ar-AA27HD6G?ocid=BingNewsSerp
[2] https://post.smzdm.com/p/a8wzrwr6/
[3] 建筑结构荷载规范: GB 50009-2012[S]. 2012.
[4] 楼文娟,卢旦,孙炳楠.风致内压及其对屋盖结构的作用研究现状评述[J].建筑科学与工程学报,2005,(1)76-82.
[5] 宋芳芳, 欧进萍. 台风致碎片运动及其对围护结构冲击破坏分析[J]. 工程力学, 2010, 27(7): 212-220.
[6]https://www.bilibili.com/video/BV1k8LR6NEsF/?vd_source=1385f4db9eaada396ebc971ce858a9de
[7] 全国气象防灾减灾标准化技术委员会(SAC/TC 345). 公众气象灾害防御行为指南 台风: GB/T 43237-2023[S]. 中国标准出版社, 2023.
[8] 台风天防御安全指南，国家消防救援局. https: //www.119.gov.cn/kp/zjts/qxzh/2022/31749.shtml.
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编辑：网络科普部 嘉铭
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