据英媒10月17日报道，美国佛罗里达州已多次遭受破坏性极强的飓风袭击，专为抵御这类极端风暴而设计的住宅经历了一场严峻考验。
2018年，飓风“迈克尔”创造了历史，成为有记录以来首个在佛罗里达州狭长地带登陆的五级飓风。它造成了广泛破坏，使整栋建筑从地基上被卷走，影响了近5万栋建筑。
但在佛罗里达州墨西哥海滩的一个小型海湾沿岸社区，混乱之中出现了一个令人意外的景象。一栋造型奇特的类似毛毛虫的穹顶状建筑屹立不倒，几乎未受到260公里/小时风速的影响。这座名为“金眼”的房子是玛格丽特·克莱顿的住所，她于2015年与一家名为“整体穹顶”的建筑公司共同设计和建造了这座房子。
克莱顿的邻居家“被炸毁了”，变压器飞入她家，撞碎了墙壁。她说：“我周围所有的房子都毁了，无法居住。”而与此同时，“金眼”却安然无恙。
2024年佛罗里达州的飓风灾害
近期，飓风“海伦”和“米尔顿”在佛罗里达州造成了巨大破坏，导致数百人死亡，造成数十亿美元的损失。其中，“米尔顿”是近年来北大西洋形成的最为猛烈的风暴之一，引发了洪水泛滥、倾盆大雨和风暴潮，而“海伦”则导致78万人断电。
迈阿密大学土木、建筑与环境工程学院的助理教授兰多尔夫·罗德-巴巴里戈斯说：“当你看到那些照片时，会感到非常震撼。一边是彻底毁坏，而旁边的一栋穹顶住宅却屹立不倒。这太令人惊叹了。”
在美国，飓风造成的伤亡和破坏程度超过任何其他极端天气事件。自1980年以来，美国共发生了363起造成数十亿美元损失的天气灾害，其中飓风造成的损失最大，总计超过1.3万亿美元，平均每次灾害造成的损失为228亿美元。截至2023年，飓风已造成6890人死亡。
随着气候变化导致飓风强度迅速增强，甚至一级风暴也会造成严重破坏，建造抗风住宅变得越来越重要。罗德-巴巴里戈斯说：“这种气候适应性建筑与正确的工程解决方案相结合，可以在极端天气中挽救生命。我们需要探索建造更多气候适应性结构，因为我们知道，不同的形式适用于不同的环境。”
随着飓风的破坏性越来越大，对抗风暴房屋的需求也在增长
逆境生存
多家建筑公司开始关注穹顶和圆形设计。美国建筑公司德尔泰克在过去30年中一直专注于建造抗风住宅，就是这方面的典型代表。据德尔泰克记录，该公司建造的5500栋穹顶和圆形住宅中，只有一栋在强风中受损，尽管这些住宅曾面临包括“艾尔玛”、“迈克尔”、“卡特里娜”、“多里安”和最近的“米尔顿”在内的一些美国历史上最强大的飓风。德尔泰克表示，已接到数十位业主的反馈，其中没有人报告“米尔顿”飓风造成的房屋损坏。
德尔泰克总裁史蒂夫·林顿表示，近年来，公司建造的穹顶住宅越来越受欢迎。“抗风设计并非一个新概念，但确保住宅经过适当设计，采用正确的连接方式和设计考量，却是一个重大挑战。大多数建筑师不会设计圆形住宅。”他还补充道，建筑商也可能无法使用其惯用的方法来建造这种住宅。
使住宅抗风的传统方法是对传统住宅设计进行加固。这就像试图把一辆校车改装成赛车，这两者完全是两码事，住宅也不例外。
圆形意味着住宅更具空气动力学特性，林顿称，圆形设计可以显著减少住宅外部的风压积累。他补充道，这种设计意味着无论风力的方向如何，住宅都能更好地吸收和分散能量。“这就像是车轮上的辐条。”
罗德-巴巴里戈斯解释说，穹顶式住宅还有另一个优势，那就是它们不会阻碍风流。他解释道：“传统的带边角和平顶的房子会对风流造成一定的阻碍。而圆形的房子则默认受到的风力更小。影响风荷载的不仅是工程因素，还有建筑因素。”
罗德-巴巴里戈斯说：“这些住宅具有抗风性，不会受到我们遭遇的飓风强风的影响。”
德尔泰克还使用比其他常用木材（如道格拉斯冷杉）更坚固的南方黄松建造住宅。该结构也是经过精密工程设计和工厂建造的。“因为我们在受控环境中建造，所以能够实现难以在现场达到的质量控制水平。”
当飓风迈克尔袭击佛罗里达州时，玛格丽特·克莱顿的圆形住宅仍然完好无损，而她邻居的房子则“爆炸”
德尔泰克已在美国50个州和全球30多个国家建造住宅。林顿说：“我们需要建造有韧性的住宅，以适应我们不断变化的世界。”
过去，德尔泰克的住宅仅提供定制设计。而现在，他们推出了一系列新的预制模型，这些“抗风住宅”设计可承受高达307公里/小时的风速，且比定制住宅便宜25%。德尔泰克提供住宅的“外壳”，而现场准备、屋顶瓦片、隔热和石膏板则由购房者自己的建筑商完成。外壳的平均成本占住宅总成本的1/3，价格范围48平方米住宅的45900美元到192平方米住宅的132500美元不等。
建造穹顶不止一种方法
但德尔泰克并非唯一一家建造圆形住宅的公司。首个整体式穹顶结构于1976年建成，是一个位于爱达荷州的马铃薯储藏库。如今，从北极到热带地区，世界各地都能看到穹顶的身影。
“人们对穹顶的兴趣时高时低”,整体式穹顶公司的董事会董事加里·克拉克说道。他最初在20世纪80年代被雇用来在爱达荷州的另一个马铃薯储藏穹顶上喷涂聚氨酯泡沫。克拉克目前在德克萨斯州主持整体式穹顶建造研讨会，并住在密歇根州自己的穹顶住宅里。“增长幅度虽然不算惊人，但一直都很稳定。这一趋势正在兴起。我们注意到，与商业用途相比，人们对住宅穹顶的兴趣越来越大，住宅市场最近似乎也在升温。”
整体式建筑并非用木材建造，而是用混凝土和钢材建造，建造时先在建筑地板上安装一个环形圈梁。然后，将一个由聚氯乙烯涂层织物制成的充气膜连接到环形圈梁上，充气后形成建筑的形状。将以其强度和防水性著称的闭孔聚泡沫应用于内部，并将钢筋连接到泡沫表面，然后在其上喷涂多层被称为喷射混凝土的水泥。
“我们认为穹顶的价格与标准定制住宅的价格相差不大，”克拉克说道。但长期来看，克拉克表示，考虑到维护、运营、耐用性和保险成本，穹顶住宅可能会更便宜。克拉克还表示，穹顶住宅的能效也非常高，可能为房主节省一大笔费用。然而，克拉克说：“大多数人只考虑建筑成本。”
这种非传统设计还面临其他挑战。“我们面临的最大障碍之一是，让银行看到其优势并允许人们为整体式穹顶申请抵押贷款”，克拉克说。“融资很难。这不是不可能，但绝对不像砖瓦房那样容易。”
穹顶并非完全防灾。强风携带的碎片可能会损坏表面膜，整体式穹顶房主玛格丽特·克莱顿就遇到过这种情况。不过，据整体式穹顶公司记录，位于德克萨斯州波特阿瑟的一个穹顶曾遭遇三次飓风袭击却安然无恙。
随着美国面临更多极端天气事件，人们对圆顶和圆形住宅的兴趣越来越大
细节决定成败
罗德-巴巴里戈斯表示，在应对强风方面，整体式穹顶和德尔泰克这两种方法都有各自的优势。但它们并不是应对极端天气适应性的唯一方法，而且风只是飓风带来的其中一种风险。
迈阿密大学城市设计项目主任、建筑学院教授伊丽莎白·普拉特-齐伯克说：“建筑在应对极端天气方面可以发挥很大作用。如今，人们肯定会更加关注设计具有韧性和气候适应性的建筑。”
普拉特-齐伯克解释说：“飓风会带来两个问题：风和洪水。事实上，飓风带来的最大生命威胁来自水，而不是风。任何位于地面且会遭受洪水的建筑形状都无法起到保护作用。因此，如果你在休斯顿、路易斯安那或迈阿密的海岸建造穹顶，它必须建在高跷上以避开洪水。我在飓风中见过的幸存状况较好的房屋都是高高建在地上的加固房屋”。
罗德-巴巴里戈斯表示，真正的问题不在于工程方面，而在于成本。“谁能负担得起？——罗德-巴巴里戈斯
普拉特-齐伯克说，没有穹顶住宅可以称为“防飓风”。但她补充道，房屋的韧性“真的取决于建造材料”。“如果你只是说，‘你所要做的就是建一个穹顶形状的房子，你就没事了’，那绝对不对。”
不过，传统形状的房屋仍然可以防风，通过改造“外壳”，即房屋的外壳。2018年，佛罗里达州墨西哥海滩一张臭名昭著的照片显示，一个社区在飓风迈克尔的袭击下几乎被夷为平地，其中一个例外是建在高跷上、用混凝土建造的三层房屋。
罗德-巴巴里戈斯解释说，外壳是关键特征，必须结构紧凑。“你不希望外壳上有开口，因为所有的风都会灌进去。这样一来，里面就会产生巨大的压力，这就是你看到屋顶被吹飞的原因。因此，保持外壳的完整性非常重要。”德尔泰克在全球 30 多个国家/地区建造防飓风房屋
荷载路径上的连接（即结构重量传递到基础和地面的位置）也很重要。房屋内连接牢固意味着没有薄弱环节。但罗德-巴巴里戈斯指出，这一切“都涉及一定的成本”。
普拉特-齐伯克说，为确保房屋整体更具韧性，至关重要的是，各州主要制定的建筑规范（规定建筑结构的最低建造标准）必须保持最新。建筑和区划规范是对极端天气影响作出的响应，并影响房屋的设计。规范越严格，房屋越坚固。佛罗里达州由于极端天气频发，拥有美国一些最严格的规范。
“我们在卡特里娜飓风灾区工作时，发现屹立不倒的房屋都是遵循佛罗里达州规范建造的，尽管它们位于密西西比州，”普拉特-齐伯克说。
罗德-巴巴里戈斯认为，穹顶住宅或其他适应飓风的建筑数量不多的原因有两个。首先是文化传统，我们习惯了住在某种样子的房子里，要改变人们的思维需要时间。其次是成本。
“从工程角度来看，我们确实知道如何建造能够承受极端风力的建筑。技术已经存在。问题是如何运用这些知识。真正的问题不在于工程方面，而在于成本。谁能负担得起？如果我们负担得起，规模又有多大？我们该如何处理现有基础设施？”他说，也许答案就在中间某个位置。
“也许，更实惠的房屋的关键在于，在探索这些几何形状和技术的同时，结合其他设计理念。”