建筑物的声音

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  在一般情况下,建筑物发出的噪声很小,而且大多淹没在城市的喧嚣中,从不引人注意。不过,例外情况在所难免,在世界上,有的建筑物会“不甘沉默”地发出一些声音。这究竟是怎么回事呢?
  
  风吹出高楼的“口哨声”
  
  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,走访了百余户市民,证实投诉属实。遗憾的是,他们很久未找到噪声源。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,而建筑师一时也拿不出解决办法。
  研究者指出“比瑟姆塔”等大楼既不是第一幢,也不会是最后一幢能“吹口哨”、产生高噪声的建筑物,因为建筑物噪音的产生原因复杂;这种声音,不仅会因为风,也可能因为水。
  
  水涨出小木屋的“鬼叫”
  
  2002年夏季,重庆市丰都县暨龙乡村民,个个被小木屋中的怪叫声吓得夜不能寐。因为每当子夜降临,村民向正银家无人居住的小木屋里,就传出阵阵沉闷的叫声,像是转动辘轳产生的吼叫;又像人大口大口喝水时产生的咕噜声,夜夜如此。这令村民们毛骨悚然。
  对四川地质情况了如指掌的谭开鸥,系南江地质队老勘察队员、高级工程师。她不信邪,决心揭开其谜底。为此,她和志愿者彭亚明等人赶到暨龙乡走访调查。首先确定那里地貌系石灰岩结构,容易形成地下暗道、溶洞。而向正银家农田旁5个深不见底的水洞,正是水文地质学上的“落水洞”,地面水经过“落水洞”流入地下。当村民说到落水洞下方几百米处的小水塘,每天夜间按时涨水时,谭开鸥心中已基本有数了。为了探明原因,他们连续守夜,结果发现小木屋一出现怪叫声,小池塘就涨水,夜夜如此。
  原来,落水洞和小池塘下面有暗道相连,暗道使落水洞、小水塘构成一个天然虹吸系统。所以,落水洞水位升高到一定位置后,就被吸进小池塘,从而将暗道里空气挤出,引起振动,振动波沿着另外一条裂缝传进小木屋时,发出怪叫声。真相大白后,笼罩在这里的恐怖气氛随之烟消云散了。
  
  研究建筑物发声的秘密
  
  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55千米/小时,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2000~2500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。
  因为我们吹空啤酒瓶时,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72千米/小时以上的大风,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。可见,展览馆的格栅后墙是噪声源。
  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。
  
  消除噪音方法多
  
  风噪声专家戈利亚尔指出,解决这类问题时,须找到漩涡的来源和共振腔的位置,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。因为对一幢大楼有效的办法,对另一幢大楼可能是麻烦。如某些建筑物的格栅间隔,由40毫米改成31毫米,格栅上金属杆宽度从1.5毫米增加到1.8毫米后,风速必须大到130千米/小时才产生噪音,而这种情况约50年才出现一次。而对另一类建筑物来说,格栅必须全部拆除,噪音才可能消除。
  综上所述,我们不难明白,建筑物吵人的原因,不全在于大楼造得多、造得高,也不全在于大楼经常暴露在强风中。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。要彻底根除建筑物引发的噪音,还需要人们想出更多的办法。
  [责任编辑]李 金
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