薛巍

大樓越高、越細(xì)，它的頂部越有可能晃動(dòng)?！都~約時(shí)報(bào)》去年的一篇文章說：“在微風(fēng)的日子里，一個(gè)1000英尺（約305米）高的大樓可能會(huì)晃動(dòng)幾英寸。對(duì)于每年大概會(huì)遇到一次時(shí)速50英里（約80公里）的風(fēng)，大樓會(huì)晃動(dòng)大約半英尺（約15厘米）。如果是50年一遇的時(shí)速100英里（約161公里）的風(fēng)，大樓可能會(huì)晃動(dòng)多達(dá)2英尺（約61厘米）?！?/p>

在紐芬蘭紀(jì)念大學(xué)的海事研究所，有一個(gè)模仿輪船在波浪較大的海面航行的裝置，它能讓人體驗(yàn)到摩天大樓在風(fēng)中的晃動(dòng)。在接待建筑發(fā)展商時(shí)，模擬器中會(huì)擺放一些家具，包括沙發(fā)、吊燈和裝滿水的葡萄酒杯。墻上投射的畫面不是大海，而是城市風(fēng)光。當(dāng)顧客坐下或者靠在廚房的柜子邊站立時(shí)，操作人員打開開關(guān)，讓他們體驗(yàn)大樓的搖晃幅度。

美國(guó)城市規(guī)劃師凱特·阿舍爾在《高度：摩天大樓剖析》一書中說，工程師會(huì)有意使大樓能夠擺動(dòng)，以便減輕大風(fēng)造成的壓力。如果大樓的頂部不能擺動(dòng)，各種結(jié)構(gòu)性部件可能會(huì)因?yàn)轱L(fēng)的壓力而受損。在地震多發(fā)區(qū)，甚至大樓的地基也能略微晃動(dòng)，這樣才不會(huì)像絕對(duì)穩(wěn)定時(shí)受到那么大的壓力。鋼梁的連接處可以在天氣或風(fēng)速變化時(shí)拉長(zhǎng)或者收縮，以便樓頂輕微地晃動(dòng)。

對(duì)于大樓在風(fēng)中會(huì)擺動(dòng)多大的幅度并沒有一個(gè)準(zhǔn)確的計(jì)算公式，但是有一個(gè)最大的量：大樓高度的五百分之一。超過這個(gè)數(shù)值，并不是說大樓就會(huì)晃動(dòng)或者倒塌，而是樓里的人會(huì)開始感覺有點(diǎn)想吐，所以一些摩天大樓的發(fā)展商會(huì)在樓頂安裝巨型的減振阻尼器。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器由鋼鐵或混凝土制成，重量在300噸到800噸之間，一般會(huì)占據(jù)約1000平方英尺的空間，要用鋼索吊住。它像一個(gè)巨型的吸能裝置，使遭到大風(fēng)吹拂的大樓復(fù)位。阻尼器能夠把大樓搖晃的加速度（以千分之一G計(jì)算）降低一半。阻尼器并不是政府法規(guī)要求的，它主要是為了提高舒適性。而且相對(duì)來說，阻尼器并不算昂貴，大約500萬美元，而頂層公寓就能賣1億美元。

即將開業(yè)的中國(guó)第一高樓上海中心大廈總高度632米，地上有127層，在遭遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)它的擺動(dòng)幅度能達(dá)到1米，所以大廈在接近頂端處安裝了1000噸重的減振阻尼器。1000噸是什么概念呢？《紐約時(shí)報(bào)》的文章做過換算：一頭非洲象大約重8噸，一輛M4坦克大約重33噸，一頭鯨大約重40噸，一架波音787大約重130噸，800噸相當(dāng)于100頭非洲象、24輛坦克、20頭鯨或者6架波音787客機(jī)的重量。

另外，摩天大樓附近的風(fēng)很大，這是下沉氣流效應(yīng)引起的。如果大樓的側(cè)面完全是方形的，當(dāng)空氣撞到大樓后無處可去，就會(huì)往上、往下推。向下的氣流會(huì)提高街道上的風(fēng)速。如果好幾個(gè)大樓挨著，還會(huì)形成風(fēng)道，空氣在通過狹窄空間時(shí)被壓縮，導(dǎo)致風(fēng)速加大。這是文丘里（Venturi）效應(yīng)的一種形式，它是用18世紀(jì)意大利科學(xué)家文丘里（1746～1822）的名字來命名的。

建筑師史蒂夫·約翰遜說，這些都不是新問題，古希臘和羅馬人就認(rèn)識(shí)到了風(fēng)對(duì)大樓產(chǎn)生的效應(yīng)，只不過他們沒有蓋巨大的摩天大樓。100多年前，紐約居民就抱怨福萊提榮大廈的立面造成的大風(fēng)。由于下沉氣流效應(yīng)主要發(fā)生于方形大樓附近，改變大樓立面的角度就能減輕這種效應(yīng)，在英國(guó)肯特郡海邊度假勝地惠茨特布爾，一些街道被設(shè)計(jì)得跟常見的風(fēng)向成45度，迎風(fēng)面就沒那么寬了。