高楼发出的“口哨声”

作者: 窦光宇

城市中的各种建筑物看似静寂矗立、默默无声。这是因为,它们在一般情况下发出的噪声很小,而且大多淹没在城市喧嚣中,从不引人注意。不过,有的建筑物则不同寻常,会“不甘沉默”地发出一些奇异的声响,给人类带来惊疑和恐慌,同时,也为科学研究人员提出了新的课题。

发出声响引困扰

20世纪90年代初,纽约警方不断接到居民投诉,说他们休息或工作时,不时被一种尖锐的口哨声所困扰,夜深人静时,这种声音令他们头皮发麻。

纽约市环保局人员参与警方调查时,很久未找到噪声源。在一次例行巡逻中,周围突然回荡起尖锐的口哨声,他们立即循声前进,直到被引上曼哈顿区一幢竣工不久的大楼拱顶,被那里的凄厉叫声震得头像炸开般疼痛,才断定大楼拱顶是恼人噪声发源地。

在英国曼彻斯特市中心,耸立着171米高的“比瑟姆塔”,自从塔顶14米高的“叶片”雕像竣工后,当地居民抱怨“口哨声”太强的投诉逐渐增多。在刮大风的日子里,玻璃和不锈钢制成的“叶片”,带动周围空气以数千赫兹的频率往复振动,吵得人不得安宁。

声音缘由在何处

若干年前,维也纳研究人员用风洞检测一座新大楼结构的稳定性时,偶然听到恼人的口哨声。因为这座大楼平时波浪不惊、毫无异常,只是在风速超过每小时55千米,才发出令人烦恼的啸叫声。

这时,塔楼外专供维修人员使用的金属格栅走道成了噪声源。它发出了2 000～2 500赫兹的口哨声。除风速外,风向因素也很重要。当风向与筛网平面成0～15度角、即演奏长笛的角度吹过时,大楼啸叫加剧。由此可知,高楼噪声的大小与风速、风向、建筑物设计的形状、外部环境都有关系。后来的研究证实,大楼产生的噪声,与人们吹空啤酒瓶的道理相同。吹空啤酒瓶时,扰乱了瓶口边沿空气的正常流动,这就在瓶颈处制造了一个个气体漩涡。漩涡的振荡频率与瓶颈大小、风速有关。用力吹瓶口,风速增大,瓶颈中形成的漩涡加强,一旦其振动频率和瓶腔的固有频率一致,产生共鸣腔后,瓶子发出的叫声最强。

荷兰的博临展览馆也是有名的噪音建筑物。这个展览馆有一堵长长的、具有倾斜角度的金属格栅后墙,格栅后墙用长9厘米、宽4厘米小格子编制而成。只要当地刮起每小时72千米以上的大风,且风向与后墙走向一致时,它就发出很大的嚎叫声,像有人对着你耳朵吹口哨。

建筑学家认为,高楼上的气窗、格栅、栏杆和有规则间隔的结构相当于瓶颈,它们制造出的气体漩涡是产生噪声的根源。有时即便没有形成共鸣腔,那振动也依旧吵得人心烦。

消除方法待探究

风噪声专家指出,解决建筑物噪声这类问题,必须找到漩涡的来源和共振腔的位置,进而打破二者之间的固有联系。

风洞试验揭示,最简单的做法是改变风速和风向,以避免漩涡形成,避免产生任何形式的共振。不过建筑物吹口哨的原因复杂,除风速风向外,格栅大小、金属构件表面是否光滑、在背风处形成的漩涡、建筑物上的凸起物如烟囱,均能制造强大噪声。其中,单调声源比交混在一起的声音,更令人烦躁不安。

现在,人们还没找到绝对有效的办法,来避免大楼产生的噪音。有时,建筑物所在的环境,为节约用电而安装的遮阳篷气窗、金属件,甚至建筑物地下或旁边的水文地质特征,都可能成为建筑物“吹口哨”的由头。所以,要彻底根除建筑物引发的噪音,还需要人们根据建筑物的具体情况想出有针对性的办法。