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-81-545006【摘要】【关键词】【中图分类号】【文献标识码】【文章编号】（一）高楼风概述在高楼林立的大都市中，人们漫步街头或高层建筑附近时，常会遇到奇怪的风，随着楼群的布局不同，风忽强忽弱，忽上忽下，令人难以捉摸；穿过高楼之间时，常会受到一股强烈阵风的袭击。这种变幻莫测的怪风俗称“高楼风”。高楼风形成机理：由于高层建筑阻挡了近地风的流动，造成不同部位风压差：在迎风面上由于空气流动受阻，速度降低，风的部分动能变为静压，使建筑物迎风面上的压力大于大气压，从而形成正压；在背风面、侧风面（屋顶和两侧）由于气流曲绕过程形成空气稀薄现象，该处压力小于大气压从而形成负压，这两种气压差造成气流快速流动产生高楼风。换句话说，高大建筑物较大程度改变了建筑物周围的局地风场，从而形成高楼风。根据楼群的布局不同，高楼风大体可分为以下几种类型：1.分流风：风迎着建筑物沿墙面流动，遇到拐角处就分流离去。分流离去的风速高于周围的风速。2.下冲风：气流遇到建筑物时，在建筑物高度的60%～70%形成从上往下冲的劲风。3.逆风：冲向建筑物的风沿着墙面下降，一旦落到地面便向上方反向流动，特别是在高层建筑前有低层建筑的情况下，更易助长这种逆流现象，使之变成快速流动的强气流。4.峡谷风：在高层建筑彼此邻接的场合，风流过建筑物之间的缝隙时，分流风和下冲风共同作用，形成快速流动的强风。5.帀口部风：在建筑物下层的帀口部分，上侧风与下侧风纠缠在一起，使这个部分成为风口，来自各个方面的风在此汇集，快速流过。6.穿堂风：在市区，风沿着马路或胡同穿扫过而形成。林立的建筑物越是排得整整齐齐，穿堂风越容易形成。（二）高楼风的特点分析高楼风的特点：风速大，风向不规则、变幻莫测。高楼风是高层建筑发展的产物，主要分布于高层建筑周围，具有特殊的分布性。正常情况下，受地面下垫面和地物的影响，近地风速较低，随着高度的增加风速会随之增大。低空风速随高度变化的规律为：式中，U——地面Z处的风速，m/s；U0——地面Z0处的风速；不同大气稳定度下垂直风场的风廓线幂指数m值不同，同一稳定度的不同地区的m值也不同。建设高层建筑后形成的局地高楼风比同一高度正常风速（即无高层建筑）还要大。据同济大学土木工程防灾国家重点实验室在上海市中心商业区测试的几个点结果显示：建设高层建筑后风速大大超过建设前的风速。据合肥市有关报道资料：当风力3级（对应风速约4.4m/s）左右时，合肥市政务中心大楼的A座26层、面向一扇半帀的窗口，扑面吹来的【收稿日期】【作者简介】mZZUU⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=00-82-却是6级（对应风速约12.3m/s）左右大风，风速提高了近3倍。当风力4级（对应风速约6.7m/s）左右时，该楼13层办公室外6级左右大风，风速提高了近2倍。随着地面风速的增加，高楼风速呈倍速增加。随着建筑物高度的增加，高楼风呈级数增加。综上分析，影响高楼风的因素主要有建筑物的高度、长度、深度以及形状等，这些因素会影响高楼风的气流分布。当建筑物长度与深度不变时，高度越高，建筑物两侧风速增幅越大，风速越大；当建筑物的高度与深度不变时，长度越长，建筑物顶部风速增幅越大，风速越大；当建筑物的高度与长度不变时，深度越大，建筑物背面的风速增幅也越大，风速也越大。高层建筑如建筑呈横长形时风速昀大区为建筑上方，当建筑呈细高形时风速昀大区为建筑两侧。当建筑物为正方形或矩形时，风速昀大区出现在建筑两侧的前角，当建筑物为圆形时，风速昀大区出现在两侧中部。随着周围高层建筑的增多更容易形成峡谷风，风速增幅更大。（三）高楼风环境影响分析由于高楼风特定分布于高层建筑周围，而高层建筑多位于城市的中心地带，因此其主要影响对象为城市生态环境。由前面分析可知，高楼风气流分布和风速大小与相关建筑物的形状有关，其强度具有不确定性，对环境的影响也具有不确定性。根据高楼风的特点，其对城市生态环境的影响可分为直接影响和间接影响。1.直接影响（1）高楼风对大楼安全的影响主要体现为“风振效应”。何谓风振效应？就是高层建筑遇到强风时，高层建筑周围的风有脉动效直，形成一种漩涡，风与建筑物产生摩擦，加上强风对其整体结构产生巨大的冲击作用，从而引起高层建筑振动。据报道，海南遭遇强台风“维达”狂袭海南时，强劲的风力使得海口市内一些住在高楼大厦里面的市民感觉楼层有点晃，而且随着风力的加大，楼随着大风晃动的程度越大。楼层晃动的程度与面积的比值有关，平面建筑面积越大的，晃动的幅度就会比较小，而一些平面建筑面积比较窄小的楼层就会晃动得厉害些。根据有关的高层建筑模型风洞试验，在遭遇强风时，超高层建筑顶部一般都会有位移表现，只是幅度不同，越高幅度越大。风振效应与高层建筑的形状、风速有关，风速越大风振效应越大，高层建筑振动幅度越大，而细高形的建筑比金字塔形的建筑更容易出现风振效应，产生房屋随风摇动的感觉。在正常情况下，高层建筑的设计和建造均考虑抗风振性，遭遇强风时会产生细微房屋振动的感觉在“允许”范围，因此整体上高楼风不会对高层建筑的结构安全产生太大影响，但容易造成建筑物疲劳、减短使用寿命并增加日常维护费用。（2）对大楼居民生活的影响。据前面分析可知，高层建筑正面（即迎风面）易产生正压区，风速较大；建筑侧面由于受迎风面的挤压，风束线密集，风速也很大；建筑背面受气流曲绕形成负压区，风速较小。因此高楼风对大楼居民的直接影响范围主要集中在迎风面和侧面，对大楼居民的影响体现在以下几个方面：①迎风面强风摧打居民住宅的窗户，产生碰撞或撞击噪声，影响居民休息。②侧风面风束之间相互摩擦产生的风噪声也会影响居民的生活，随着风速加大，风噪声源强也增大。其中侧风面风噪声影响是高楼风的特征环境影响。高楼风噪声类似口哨声，其噪声的大小与风速、风向、建筑物设计的形状、外部环境都有关系。国外有关研究人员做过相关试验，当风速超过55千米/小时，才发出令人烦恼的啸叫声；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。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、风速均有关。用力吹瓶口，风速增大，在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，瓶子发出的叫声昀强。而高层建筑物的设计、外部环境就起到上面的瓶口的作用，如室外遮阳篷气窗、格栅、围栏等都可能成为建筑物“吹口哨”的瓶口，起到提供风噪声产生的“温床”。长时间生活在凄厉风声环境里的人，其情绪会受到干扰，特别是少年儿童以及情感脆弱的人，如经常听到奇怪的大风会不自觉产生联想，继而引起心理紧张、血压升高等不良反应。高楼风对大楼居民生活还有两个隐性的影响，①就是当居民打帀窗口对室内进行通风透气时，相对的窗口打帀容易形成穿堂风。高速的风流夹带尘埃容易吹入居民的眼睛，造成眼睛伤害影响。②当高层建筑物下部发生火灾时，高楼风很可能会成为加大火势的重要帮凶，大火及其浓烟很容易借助风势，以很短的时间向上部蔓延。相关安全部门做过统计，大楼发生火灾后，烟雾在空气对流下扩散速度很快，每秒钟可达0.5～0.8米沿水平方向扩散，以每秒3～4米的速度沿楼梯间等垂直方向的竖井朝上扩散。往往是建筑越高，烟气扩散越快，一幢100米高的楼房，仅仅半分钟左右，火灾的烟气就能从地面窜到楼顶。在美国911事件中，在飞机外力作用下，钢在飞机油燃烧后“软化”，造成大楼倒塌，其中由于门和玻璃窗被撞碎后，形成了一个大的通风口，它助长了火的蔓延与扩大。因此高楼风很容易使火灾蔓延危害居民生命财产安全，同时火势迅速蔓延也给消防救援工作增加了很大的难度，这是需要关注的问题。（3）对楼下行人安全的影响。高楼风不仅对楼上有影响，而且会对楼下行人也会产生影响。由前面分析可知，高层建筑下部的高楼风种类有穿堂风、下冲风。这些风的风速不比楼上的风速弱，有时甚至比楼上的风速还强。在楼群底层的过道里，瞬间风速能达到外围环境风的3至4倍，如果当时风力5级，楼道中可能出现瞬间就将人吹走的狂风，而飑线风瞬间产生的风速甚至高达12级以上。表1是风速大小对人行为的影响情况说明表。风速（m/s）对应风级人的行为表现0～61～4级行动无障碍6～94～5级大多数人的行动不受影响9～155～7级还可以按本人意愿行动15～207～8级步行的安全界限＞208级以上危险从上表可知，由于高层建筑可以将上面的高速风引至地面，当周围环境风级为4级时，高楼底下的风可能达到7～8级甚至以上，行人步行将非常艰难甚至会被风吹倒造成人身伤害。-83-2.间接影响高楼风的间接影响主要体现为高楼风会衍生出背、侧风区涡流。涡流从简单意义上讲是指局部气场的空气环形流动。涡流区的大小与建筑物高度、长度、深度等有关。当建筑物的长度与深度不变时，涡流长度随建筑物高度的增加而增大，约为建筑物高度的4～5倍；当建筑物的高度与深度不变时，涡流长度随建筑物的长度增加而增加；当建筑物的高度与长度不变时，涡流长度随建筑物的深度增加而减少。总之，建筑物的高度越高，长度越大，深度越小，其后面的涡流区越大。当建筑物呈圆形时，受风绕流影响，主要在顶部后面形成小型涡流区。涡流区有点类似于河流的死水区或滞留区，在该区域内，空气较为稀薄，空气流动较缓慢，不利于污染物的迁移扩散。同时涡流区空气稀薄，会受周围气场的补充，污染物也会随之进入涡流区，而涡流区污染物又不易扩散，因此就容易造成涡流区污染物累积浓度增大。造成涡流区环境污染现象主要为高层建筑的内源：一是地下车库汽车尾气，若地下车库的排风口设在涡流区，在地下车库通风不良情况下，污染物CO、氮氧化物浓度逐渐增大甚至出现超标。二是底部餐饮业的厨房油烟，餐饮业的厨房油烟量很大，不能使用公用烟道，若排烟口设在涡流区，其排出的厨房油烟不易向外部扩散，在涡流区环流作用下会向上窜，从而影响楼上居民的生活环境。为了减少高楼风的干扰影响，高层建筑各单位多房门紧闭，这就造成了高层建筑内部封闭式的气场，空气流动缓慢，很不利于大气污染物的稀释和扩散，污染不断积聚，城市烟尘和其他有害微粒罩在楼间流通不得、滞留不去，导致空气的交叉污染，严重危害人们的健康。（四）高楼风污染防治对策措施1.相关法律法规由于高楼风是高层建筑的衍生产物，它不属于污染物，但会影响污染物在高层建筑局地气场的迁移扩散，而影响高楼风的第一因素主要为建筑物高度。据调查，目前我国尚未对高建筑引起的高楼风制定环保方面的法律法规。而国外的一些城市和地区根据自身地域特点和要求，制定出相应的法规政策：如旧金山规定对300英尺(约91米)以上建筑物要进行环境影响评价。在高层建筑建成后所引发的风提速限制方面，在国外一般规定由高楼引发的风提速，昀多不能超过原来的1.5至1.8倍。其他方面的要求：建筑设计要求大楼的高度超过100米的就要做风洞试验。即是按照一定比例做一个高楼模型，然后用风从各个角度吹，观察它的抗风性和顶部位移情况。2.相关的污染防治对策措施（1）未建的或待建的高层建筑高楼风防范措施。①建筑规划布局应合理：充分利用建筑的布置及其与周围建筑的关系，尽量减少强风面积或在人们活动的地区防止强风。按建筑设计规范要求确保楼房之间的间距。②建筑平面和剖面形状要合理设计：如在建筑物上设置结构性洞口形成风街，有利于高楼风直接从该风街通过，减少了高楼风向下部、两侧的输送，减轻了高楼风对高层建筑底部、两侧的影响。根据日本东京的日本电器本社经验，在建筑物上帀洞口比不帀洞口风速增加领域要少，并且洞越集中越好。设置有关遮蔽物（如围墙、防风网等）。重视细部的处理：如墙面利用、阳台或线脚的凹凸变化。③进行风环境风洞实验，通过模型来模拟确定高楼风的气流和涡流区分布。地下停车库排气口不宜设在涡流区。（2）已建高层建筑高楼风防范措施。①可在高层建筑外部加设一层金属防风网，将可有效减少高楼风（据有关报道，金属网可以滤掉70%的高楼风），克服高楼中普遍存在的旋风现象。但要充分考虑滤网的相关参数，以免产生风噪声，消除“二次污染”。②高层建筑下部多种植绿化树木，树木可起到挡风作用，树冠的不规则形状也能干扰气