摩天大楼如何防风

    大楼越高、越细，它的顶部越有可能晃动。《纽约时报》的一篇文章说：“在微风的日子里，一个1000英尺（约305米）高的大楼可能会晃动几英寸。对于每年大概会遇到一次时速50英里（约80公里）的风，大楼会晃动大约半英尺（约15厘米）。如果是50年一遇的时速100英里（约161公里）的风，大楼可能会晃动多达2英尺（约61厘米）。”

    美国城市规划师凯特·阿舍尔在《高度：摩天大楼剖析》一书中说，工程师会有意使大楼能够摆动，以便减轻大风造成的压力。如果大楼的顶部不能摆动，各种结构性部件可能会因为风的压力而受损。在地震多发区，甚至大楼的地基也能略微晃动，这样才不会像绝对稳定时受到那么大的压力。钢梁的连接处可以在天气或风速变化时拉长或者收缩，以便楼顶轻微地晃动。

    大楼在风中会摆动多大的幅度并没有一个准确的计算公式，但是有一个最大的量：大楼高度的1/500。超过这个数值，并不是说大楼就会晃动或者倒塌，而是楼里的人会开始感觉有点想吐，所以一些摩天大楼会在楼顶安装巨型的减振阻尼器。

    调谐质量阻尼器由钢铁或混凝土制成，重量在300吨到800吨之间，一般会占据约1000平方英尺的空间，要用钢索吊住。它像一个巨型的吸能装置，使遭到大风吹拂的大楼复位。阻尼器能够把大楼摇晃的加速度（以千分之一G计算）降低一半。

    即将开业的中国第一高楼上海中心大厦总高度632米，地上有127层，在遭遇强风时它的摆动幅度能达到1米，所以大厦在接近顶端处安装了1000吨重的减振阻尼器。一头非洲象大约重8吨，一架波音787大约重130吨，800吨相当于100头非洲象、24辆坦克、20头鲸或者6架波音787客机的重量。

    摩天大楼附近的风很大，这是下沉气流效应引起的。如果大楼的侧面完全是方形的，当空气撞到大楼后无处可去，就会往上、往下推。向下的气流会提高街道上的风速。如果好几个大楼挨着，还会形成风道，空气在通过狭窄空间时被压缩，导致风速加大。

    由于下沉气流效应主要发生于方形大楼附近，改变大楼立面的角度就能减轻这种效应，在英国肯特郡海边度假胜地惠茨特布尔，一些街道被设计得跟常见的风向成45度，迎风面就没那么宽了。

    (《三联生活周刊》2016年第13期 薛巍)