建筑物為何會“呼嘯”

美國曼徹斯特市中心171米高的比瑟姆塔要到10月才開放，但是從4月份比瑟姆塔屋頂l4米高的玻璃和鋼鐵的葉狀結構完工起，附近的居民就開始抱怨噪音污染了。原來，在多風的日子里，比瑟姆塔“葉片”周圍的空氣便以250～260赫茲的頻率振動，發出的聲音就像鋼琴上的中音C相似，單一的聲調攪得居民煩躁不安。

建筑物發出的噪音通常很小，基本上都被淹沒在繁忙城市的喧囂中。但是每年世界上都有1到2座新建筑會制造吵鬧的噪音。這些建筑物為何會發出“呼嘯”聲呢？

建筑物噪音的發音機制同我們吹空瓶形成聲音的機制相同：瓶口的邊沿擾亂了空氣的流動，并在瓶頸處制造出一個小的氣體漩渦。這個漩渦的振蕩頻率同瓶頸的大小和風的速率有關，當你猛烈地吹瓶口，漩渦的振蕩頻率增加，最終同瓶腔的自然共振頻率相匹配。瓶頸的漩渦充當了瓶中空氣的活塞，于是你的瓶子就發出了聲音。建筑上的氣窗、格柵、欄桿和具有規則間隔的外部結構就相當于瓶頸。

23年前，研究人員偶然遇到了這個現象。當時他們在檢測維也納一家醫院新大樓的設計在多風天氣中的結構穩定性。這個設計包括兩座13層的塔樓，它的外部有給維修工人使用的金屬格柵走道。風洞測試顯示沒有結構上的問題，但是研究人員還是發現了令人不快的結果。當風速達到每小時55千米時，就出現了2 000～2 500赫茲的非常響亮的聲音。研究人員發現，風的速度和方向是關鍵，風要以與篩網平面成0～15°的角度進入才能制造出噪音，這和長笛的發聲原理相似。于是研究人員把篩孔的大小從40毫米減少到31毫米，并把格柵上金屬的部分從1.5毫米增加到1.8毫米。這樣做的結果是，風速必須要達到每小時130千米才能制造出噪音。這種情況50年才會出現一次。

人們進行過綜合研究的噪音建筑之一是位于荷蘭的博覽會展館。這個展館的設計包括了一個長長的、具有傾斜角度的后墻。后墻同通常的風向大致在一直線上，而且是用格柵制成的，格柵由長9厘米、寬4厘米的小格構成。當風速達到每小時72千米，格柵就會發出震耳欲聾的嚎叫，就好像有人在你的耳朵里吹哨子。研究人員通過風洞試驗證實，格柵就是罪魁禍首。

幸運的是，大部分的格柵不會制造引人注意的噪音，因為這還要依賴其他因素，比如風向和金屬的表面。然而，格柵并不是唯一的問題。甚至一個單一的凸出物，比如煙囪，都能發出嘈雜的聲音。只要風速合適，背風處的漩渦就能共同制造出一種強有力的單一聲調。

解決建筑物的噪音，首先要找到漩渦的來源和共振腔的位置，并打破兩者之間的聯系。最簡單的方法之一是改變風的方向，從而避免形成漩渦。你可以把一些洞堵上，或者如果有共振腔的話就去掉它。另一種方法是在結構上制造鋸齒狀的邊沿來產生不同頻率的漩渦，因此可避免引發任何共振。然而，如果建筑師沒能發現他設計了一幢呼嘯的大樓，那么他就不得不從零開始解決問題。因為，沒有任何絕對有效的規則來避免風造成的噪音，對一幢大樓有效的辦法對另一幢大樓來說可能就是麻煩。