在家里往窗外看，还是很多高楼可是，当我这次走近窗户时，我注意到大多数建筑物上都竖立着几根管子，也许是避雷针

如果是以前，我可能会认为他们都静静地站在繁忙的城市里，但现在，浮现在我眼前的画面是一些工程师拖着测量仪器来到屋顶，然后告诉世界，高楼不可能静止不动而且，它们还在发出声音

一直在抖。

在1929年的《摩天大楼》7月刊上，一项调查发现，当时的美国已经有377栋20层以上的建筑，其中10栋的高度超过了152米但奇怪的事情发生了:即使只有微风，40层大楼上层房间的一些员工也能感觉到大楼在摇晃，甚至可能出现晕船之类的症状直到1929年左右，大卫·库什曼·科伊尔发明了便携式水平摆式地震仪，才有人研究过高层建筑在风中的行为他挑了几个有风的日子，带着这个设备来到纽约高楼的屋顶这个装置由两个杠杆组成，每个杠杆上都带有一面镜子，可以将入射光反射到另一卷感光纸上他将两个杠杆调平，分别测量高楼的侧向移动和表面倾斜，最后记录在相纸上

科伊尔发现，每一座高楼在刮风时的表现都不一样记录在相纸上的波浪线表明，高楼可能每分钟颤抖40次，频率少一点的就要颤抖8次科伊尔认为，也许正是这些微小但重复的振动导致室内吊灯晃动高达数英尺，并导致浴缸中的水产生波浪但他检测的高楼没有发现结构安全问题

这似乎是工程领域的一个秘密——伴随着建筑物越来越高，越来越薄，它们更容易被风吹动。

如果给单摆施加外力，它可以离开平衡位置此后，如果一直施加外力，它所做的就是强迫振动但即使去掉外力，它也能自由振动，即能以一定的频率无阻力振动，对应的频率称为固有频率

现在，我们需要像工程师一样思考:高楼不是完全刚性的，是可以竖起来的那么，倒立摆就可以作为高楼的物理模型

因此，在连续风的作用下，高楼会偏离平衡位置，被迫振动而且对于风来说，高层建筑也是一个障碍，所以会选择绕道，从建筑两侧绕过去此时，风会在建筑物的后部形成旋涡而脱落，这种现象称为旋涡脱落此外，当风旁通时，会产生压力差，进而产生吸力将建筑物吸走这又会反过来影响建筑周围的流场，使建筑前后摆动当旋涡脱落的频率等于建筑物的固有频率时，就会发生共振，工程上称之为涡激振动

回到倒立摆，伴随着摆长的增加，振动周期会变长，振动频率会降低因此，并非只有强风才会造成破坏，低速风更容易引起高层建筑的涡激振动比如2021年深圳赛格大厦的明显晃动，主要是涡激振动引起的

工程师们把这个秘密记在心里，但在设计时，他们不仅在思考如何让高楼抵御高风荷载，还在寻找与风共存的方法在这个前提下，更重要的是，工程师还需要通过设计欺骗住在室内的人，让他们感觉不到建筑的晃动，即使晃动几乎无时无刻不在发生

感受震动

事实上，人类很难感知速度，比如在匀速行驶的汽车或火车中如果没有参照物，我们几乎感觉不到自己在前进可是，我们对加速特别敏感，比如突然刹车和着陆速度的变化使身体立即做出反应，被实际感受到工程师想知道高层的人对加速度有多敏感

训练有素的战斗机飞行员有时要承受四倍重力加速度，而100层楼的震动加速度只有重力加速度的百分之一，一般人很难感知但相比测试建筑物的振动加速度，我们更难确定不同人对加速度的敏感程度和承受能力例如，在一系列名为移动房间的实验中，研究人员用风洞模拟了一个移动房间，通过改变移动频率和加速度来研究受试者的敏感度结果发现，五个受试者中，有一个可能认为房间停止移动时，它还在移动这种错觉类似于下一列火车先开动，我们却以为是自己的火车先开动了

可是如今，科学家认为，最敏感的人在0.03至0.04重力加速度下可能会感觉到建筑物的晃动，在0.1至0.2重力加速度下会感到不安美国过去30年的工程标准指出，面对十年一遇的飓风，摩天大楼最高楼层的晃动频率不应超过0.15至0.18重力加速度这时，工程师可能会使用阻尼器来抵消建筑物的振动，或者改变建筑物的形状，例如上海中心大厦的螺旋结构和上海环球金融中心上方专门切割的洞

建筑在发声

物理课上，你可能见过老师用音叉演示振动:敲击音叉可以发出声音，同时振动旁边的小球同样，当风敲打建筑物时，也能产生声音，但由于频率较低，通常很难被听到也有例外，只是声音没那么好听

对于这个问题，我们还得从建筑材料说起建筑物多由钢材，混凝土和塑料制成，它们会分别伴随着温度的升高和降低而膨胀和压缩这些材料可能会绷紧或者相互摩擦，所以会有砰，咔嚓，喀嚓等声音

但BonnieSchnitta表示，高层建筑发出的声音大多来自管道和非承重墙，不会影响建筑的主体承重结构施尼塔是美国纽约声学咨询公司SoundSense的创始人兼首席执行官她还说，当屋顶和地板不同步振动时，由于上下部分之间的张力，也可能出现类似枪声的巨响但这些都无法解决最常见的解决方案是在墙壁的拐点处安装柔性铰链

最后

1983年，艾丽西娅飓风袭击美国休斯敦时，罗伯特·哈尔沃森和迈克尔·弗莱彻两位工程师顶着强风来到富国广场楼顶他们想在这里测试这座71层建筑在飓风中的性能虽然他们脚下的地板上下剧烈震动，但他们确信这栋建筑的结构没有受损，因为这是他们的工程师精心设计的

虽然历史上有很多建筑物倒塌的记录，比如1995年南韩三丰百货大楼倒塌，法国戴高乐机场2E航站楼倒塌，但大部分都是因为结构承重问题如果初步设计和风洞试验模拟足够严谨和准确，可能会减少类似灾难的发生

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