《风中摇曳：高楼的秘密，为何我们感受不到它的舞动？》

《风中奇迹：揭秘高楼不倒之谜，探秘人类工程的震撼舞步》

　　 在1929年的《摩天大楼》（Skyscraper）7月刊中，一项调查显示，美国当时已有377栋20层以上的高楼大厦，其中10栋的高度超过了152米。这些日益高耸狭窄的建筑也更容易受到强风的影响而出现摇晃现象。

　　 尽管风力不大，但一些位于40多层高的写字楼里的职员依然能明显感觉到大楼在轻微晃动，甚至有人因此产生类似晕船的感觉。这不禁让人好奇，那些长期居住在高楼顶层的人们，是否也经历过这样的情况？从科学角度来看，高层建筑在强风作用下发生摇摆是正常现象，但如此敏感的体验还是超出了不少人的预期。 我个人认为，随着城市化进程加快，越来越多的人选择在高楼大厦中工作或生活，而这类建筑设计虽然注重美观与功能性，但在舒适度方面可能仍有提升空间。尤其对于长时间处于同一环境的人来说，这种晃动感可能会对身心健康造成一定影响。未来在进行高层建筑设计时，或许可以更多地考虑如何减少此类不适感，让居住者拥有更舒适的体验。同时，公众也需要逐步适应现代都市中的各种新挑战，毕竟安全性和实用性始终是最基本的要求。

　　 一直在晃动

　　 其实，长期以来，高楼在强风中的表现一直未被深入研究。直到1929年左右，大卫·卡申·科伊尔发明了一种便携式的水平摆式地震仪。为了探究风对高楼的影响，他特意选择了一些大风天气，将这款仪器带到了纽约一座座高楼的顶部进行测量。

　　 这台设备包含两个杠杆，每个杠杆上都安装了一面镜子，可以将入射光线反射到另一张感光纸上。他调整了两个杠杆的位置，使其保持水平，从而能够分别监测高楼的侧向位移和表面倾斜程度，并通过感光纸记录下相关数据。

　　 科伊尔研究发现，高楼在面对吹来的风时，表现各不相同。感光纸上的波形线显示，高楼有时每分钟会晃动40次，频率稍低的也会达到8次。

　　 Coyle 想到，或许正是这些幅度较小但重复发生的振动，让室内的挂灯以最高可达数英尺（1 英尺约为 0.3 米）的幅度晃动，并使浴缸里的水泛起波澜。不过，在他测试的高楼中，并没有发现结构上的安全性问题。

　　 图片来源：Popular Science Monthly, January, 1931

　　 高楼建筑的一个“隐秘”现象逐渐引起关注：随着建筑物的高度不断增加、宽度不断缩小，其抗风能力却随之减弱，楼体在强风作用下更容易出现摇晃的情况。若对单摆施加外部作用力，它便能够偏离初始平衡状态。

　　 此后，如果持续施加外部力量，就会产生受迫振动。即使撤去外力，系统仍能进行自由振动，在无阻力的情况下按照特定频率持续运动，这个频率被称为固有频率。

　　 现在，我们需要像工程师一样思考：高楼不完全是刚性的，能够摆起来。那么，倒过来的单摆就可以被当作高楼的物理模型。因此，在持续风力的作用下，高楼会偏离平衡位置而做受迫振动。

　　 而且，对于风而言，高楼同样是一种障碍，因此它往往会选择绕开高楼前行，通常是从建筑物的两侧绕过。然而，在高楼的后方，风流会形成涡旋并不断脱落，这一现象被称为涡旋脱落。

　　 此外，风吹过时会产生压力差，从而形成吸力（suction force），这种力量可能会对附近的建筑物产生影响，仿佛将其吸引过去。而这一过程也会反过来改变建筑周边的气流状况，形成一种循环效应，导致建筑物出现摇晃现象。一旦漩涡脱落的频率接近建筑物的固有频率，就可能引发共振效应。这种现象在工程学领域被称为涡激振动。

　　 绕过圆柱后形成的涡激振动。图片来源：A. Placzek/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

　　 再回到倒立的单摆，随着单摆长度的增加（楼层增加），振动周期会变长，而振动频率则会降低。因此，不只是强风才能造成破坏，速度较低的风（频率较低）反而更容易引发高楼的涡激振动，例如 2021 年深圳赛格大厦发生的明显晃动就主要是由涡激振动引起的。

　　 工程师将这个“秘密”深藏于心，但在设计高楼时，他们不仅着眼于如何增强建筑抵御强风的能力，更致力于探索与风和谐共处的方法。在此基础上，更为关键的是，工程师还需借助巧妙的设计，让楼内的人员察觉不到建筑物的摇晃，即便这种晃动其实始终存在。  

　　 感觉到晃动

　　 事实上，人类天生对速度的感知能力较弱，尤其是在乘坐汽车或火车时，如果没有窗外的参照物，我们往往难以察觉车辆正在移动。然而，一旦涉及加速度的变化，我们的身体就会迅速作出反应。无论是急刹车还是飞机降落时的减速过程，这种速度的改变都会让人明显感受到身体的不适甚至紧张。 这种现象其实反映了人类感官系统的某种局限性与适应性。从进化的角度来看，我们的祖先生活在以步行为主的环境中，对于匀速运动的需求并不高，因此感知缓慢变化的速度对他们来说并不是生存的关键。但当面对突如其来的加速度变化时，快速响应的能力则至关重要，因为它可能关乎生命安全。 现代社会中，交通工具的发展日新月异，高速列车、喷气式飞机等早已突破了传统意义上的“匀速”概念，这要求我们在享受便捷的同时也要学会更好地适应这些变化。或许未来科技的进步能够帮助我们进一步优化这种感知机制，使人类能够在复杂多变的环境中更加从容不迫。

　　 战斗机飞行员在高强度任务中可能需要承受高达4倍重力加速度的挑战，而相比之下，一座100层高楼的振动加速度仅相当于重力加速度的百分之一，这种程度的振动对于普通人来说几乎无法察觉。这表明人类对加速度的敏感度存在显著差异，也反映了人体适应能力的多样性。 从这一现象可以看出，人类在不同环境下的适应性令人惊叹。战斗机飞行员通过长期训练能够承受极端条件，而普通人在日常生活中却很难注意到如此细微的振动变化。这也提醒我们，在设计建筑或开发技术时，需要兼顾各种人群的需求，确保既满足专业领域的特殊要求，也能让大众感到舒适与安全。总之，无论是面对高挑战的工作环境还是日常生活中的微小变化，人类都在不断寻找平衡点，以实现更高效的运作与更美好的生活体验。

　　 在测试楼房振动加速度时，我们或许还能通过仪器精确测量数据，但要准确评估不同个体对加速度的敏感性和承受能力却是一项挑战。比如，“moving room”实验中，研究者借助风洞技术模拟了移动环境，并通过调整移动频率与加速度来探索受试者的反应差异。这种实验方式不仅为理解人体对运动刺激的适应性提供了新视角，也提醒我们在建筑设计中需要更多地考虑人的主观感受。 我个人认为，这类研究对于提升公共设施的安全性和舒适度具有重要意义。尤其是在高层建筑日益普及的今天，如何让居住者在面对自然或人为引起的振动时感到安心，是工程师和设计师必须思考的问题。同时，这也促使我们关注到个体间的差异性，毕竟每个人的身体条件和心理状态都可能影响其对环境变化的感受。因此，在未来的设计中，兼顾科学数据与人性化考量将是关键所在。

　　 结果发现，在一项实验中，5名参与者中有1人表示，在房间完全静止后仍感觉房间在移动。这种现象与我们有时会产生的错觉类似：当旁边的列车开始启动时，我们会短暂误以为自己所在的列车率先移动了。

　　 The Mooving Room。图片来源：Beno?t G. Bardy

　　 不过如今，科学家发现，一些极其敏感的人可能在0.03到0.04倍重力加速度的晃动下就能察觉到建筑物的细微移动，并在0.1到0.2倍重力加速度时产生不适感。根据美国过去30年的工程规范，在遭遇十年一遇的飓风时，用于居住的摩天大楼顶层的晃动幅度应控制在0.15到0.18倍重力加速度以内，以确保安全性。

　　 这时候，上海中心大厦以其独特的螺旋上升设计和上海环球金融中心顶部特意设计的风洞，展现了现代建筑在功能性与美学上的完美结合。这些创新不仅是为了提升建筑的视觉冲击力，更是为了应对城市环境中的实际挑战。例如，通过在外形上做出调整，可以有效减少强风对高楼的影响，从而提高建筑的安全性和居住者的舒适度。 在我看来，这种将工程技术与艺术美感融合的设计理念，不仅体现了建筑师和工程师的智慧，也反映了现代社会对于可持续发展和环境保护的关注。高楼不仅仅是城市的地标，更应成为人与自然和谐共处的典范。因此，在追求建筑高度的同时，我们也需要思考如何让建筑更好地适应环境，为人们创造更加安全和宜居的空间。这种前瞻性的设计理念值得我们深入探讨和推广。

　　 楼房在“发声”

　　 在物理课上，老师常常会用音叉来进行振动演示：轻轻敲击音叉后，不仅能让旁边的轻小球随之振动，还会同时发出声响。类似地，当风吹过建筑物时，也会引发振动并产生声音，不过由于其振动频率通常低于20Hz，因此往往超出了人耳的听觉范围，难以被人察觉。

　　 但也有例外，2021年7月，news.com.au网站上曾刊登一篇文章，提到墨尔本一些高层公寓的居民反映，夜晚仿佛置身恐怖电影场景中。令人困扰的是，这些声音来自楼顶，不明原因的吱吱声让居民们苦不堪言，严重影响了他们的睡眠。

　　 当时，墨尔本经历了几天恶劣的天气。建筑商表示，在强风的条件下，高层公寓原本就会“发出声音”，但他们也会做进一步的调查。那么，天气果真会让高楼“出声”吗？对于这个问题，我们得从建筑物的材料入手。

　　 建筑物大多由钢材、混凝土和塑料建造而成，这些材料会因温度的变化而产生热胀冷缩的现象。当部分材料因此绷紧或相互摩擦时，就可能发出砰、咯嗒、噼啪之类的声音。

　　 不过，Bonnie Schnitta指出，高层建筑中的大部分噪音来源于管道和非承重墙，通常不会对建筑物的主要承重结构造成影响。Schnitta是美国纽约一家声学咨询公司的创始人兼首席执行官。

　　 她还说，当房屋的房顶和地板不同步振动时，确实可能因上下之间的拉扯产生类似枪声的砰砰声。这种情况虽然常见，但并非无法应对。目前最常见的解决办法是在墙体的转角位置安装柔性铰链。这种设计能够有效缓解结构间的应力，避免因材料伸缩不均导致的噪音问题。 我个人认为，这种方法不仅实用，而且体现了现代建筑技术对细节的关注。在追求美观与功能性的当下，注重这些小细节尤为重要。柔性铰链的应用不仅仅解决了噪音问题，更是一种对居住舒适度的提升。希望未来能有更多类似的创新措施被应用到建筑设计中，让我们的生活空间更加安静和谐。

　　 1983年，飓风艾丽西亚席卷美国休斯顿时，两位工程师Robert Halvorson和Michael Fletcher选择迎着狂风来到富国银行广场（当时名为Allied Bank Plaza）的楼顶。他们的行为无疑展现了极大的勇气与专业精神，为的是实地验证这座71层摩天大楼在极端天气下的结构稳定性。 这一举动不仅体现了工程师们对建筑安全性的高度重视，也反映了人类在面对自然挑战时所展现出的探索精神。尽管现代技术已经能够通过模拟手段预测建筑物的表现，但实际观测依然不可或缺。这次冒险不仅是对建筑设计的一次检验，也是对人类智慧和技术水平的一次考验。正如这些工程师所展现的那样，在科技发展的道路上，实践始终是最直观、最有力的证明方式。

　　 虽然地板上下剧烈晃动，但他们内心笃定大楼的结构并未受损，因为这是由他们的工程师精心规划建造的。

　　 尽管历史上多次发生楼房倒塌的悲剧，例如1995年韩国三丰百货店的倒塌，以及法国戴高乐机场2E候机厅的坍塌，这些事故大多源于结构设计或施工质量问题。这不仅令人痛心，也提醒我们建筑安全的重要性不容忽视。在现代城市建设中，每一次灾难都应成为改进技术与加强监管的契机。我们需要更加严格地审查建筑质量，确保每一项工程都能经得起时间和自然灾害的考验。同时，对相关责任人的追责机制也需要进一步完善，以避免类似悲剧再次上演。只有这样，才能真正保护公众的生命财产安全。

　　 若在早期规划与风洞试验模拟中能够更加严谨和精准，或许就能够降低类似灾难出现的概率。