关注城市建筑的风环境

   我国城市遭受风灾害影响严重，每年强风导致建筑结构损毁造成的财产损失十分巨大。仅举几例，1999年9月中旬“约克”台风登陆香港期间，湾仔税务大楼、入境事务大楼及湾仔政府大楼等数栋大楼400多块玻璃幕墙被吹毁；2002年8月，苏州新建的尚未投入使用的体育场和体育馆屋顶被强风掀去4000多平方米；2003年8月2日，上海大剧院大屋盖屋顶一块覆面材料被强风撕裂成两段，造成损坏面积250平方米。城市大型户外广告牌，高层建筑，机场港口、体育场馆等对风比较“敏感”的结构，其安全性时常受到强风的威胁。结构风灾损毁事故的发生往往是结构在抗风设计方面考虑欠周造成的。风灾害不仅造成财产损失，更导致人员伤亡事故的发生。例如，2004年8月，一股强烈的旋风袭击了国家游泳中心工地三幢临时设施，导致40人多人受伤。

    “街道峡谷效应”加剧风害
    极端风灾害气候并不经常发生，与我们的日常生活更加息息相关的是建筑风环境。当一栋大楼矗立起来，不可避免地改变了原来吹经此处的风的正常走向，也即改变了当地的风环境，这种变化有时可能产生不良后果。

    例如，在繁华的商业中心街道两旁，高低错落的建筑群构成了一道人工的“街道峡谷”，风汇合在街道里，由于“峡谷效应”，风速加大，出现局部强风，加上建筑物的阻滞，形成涡旋和强烈变化的升降气流等复杂的空气流动现象。在大风天气，“街道峡谷效应”加强了风的作用，强大的乱流、涡旋再加上变化莫测的升降气流形成了街道风暴，殃及行人。

    不仅群体建筑会形成这种不良的区域性风气候，在单独的高层建筑附近往往也出现不利的风环境。研究表明，高层建筑趋于将高空的高速气流引至地面，特别在建筑转角处，流动加速，并在建筑前方形成停驻的漩涡，将恶化建筑周围行人高度的风环境，危及过往行人的安全。国外曾报道了因“高楼风”造成人员伤害的案例。在一栋高层建筑附近，由于高层建筑的存在改变了风的正常走向，使建筑周围的风速突然增大数倍，突如其来的旋风将两名经过该处的老妇人刮倒并导致死亡，被法院判决该建筑的建设者赔偿责任。又如在北京，曾有报道200米高的京广中心附近出现行人屡被大风吹倒的现象。因此在大风天气，行走在高楼大厦附近，行人特别是老人与儿童应特别注意安全。

    风环境还涉及健康和节能
    风环境不仅和人们的安全有关，也和健康密切关系。建筑设计对风环境因素考虑不周，会造成局部地区气流不畅，在建筑物周围形成漩涡和死角，使得污染物不能及时扩散，直接影响到人的生命健康。香港淘大花园因为密集的高楼之间形成的“风闸效应”加剧了SARS病毒的扩散与传播就是一例，并引发了人们对“健康住宅”的广泛关注。又据有关部门监测，北京崇文门和宣武门一带，沿街两排东西走向的板楼挡住了北京常见的南北风，形成的涡旋阻滞了污染物的正常扩散，造成空气质量的不良。

    风环境还涉及建筑节能。住宅小区室外风环境不良，在夏季可能阻碍室内外自然通风的顺畅进行，增加空调的负荷；在冬季又可能会增加维护结构的渗透风而提高采暖能耗。因此，设计良好风环境品质的建筑能有效地降低建筑能耗。

    由于建筑风环境涉及行人的安全和舒适，小区气候和居民健康，绿色建筑与节能，污染物的扩散与空气自净等问题，建筑风环境问题在发达国家已经引起了相当的重视。不仅运用先进的技术手段开展对建筑风环境的系统研究，而且上升到立法规范管理的层面上。许多城市制定专门的法规来管理和监督新建或改建城市街区和住宅小区的建筑风环境问题，对于较大型的工程项目都要进行风环境的强制性评估，通过行政和司法手段有效控制城市不良建筑风环境的产生。

    在国外，行人风环境问题早已成为公众关注的问题。日本的建筑开发商与居民之间因风环境问题引起的争端时常发生，甚至引发诉讼。一些地方政府例如东京都颁布政府条例规定，高度超过100m的建筑与占地面积超过10万m2的开发项目，开发商必须进行包括行人风环境在内的对周边环境影响的评估。日本不仅有这些强制性的要求，当住户对发展商提出要求时，也经常要进行行人风环境的调查，时常发生居民因附近新建建筑改变了当地的风环境而引发的诉讼。在澳大利亚，每一栋3层以上的建筑都需要进行风环境评估，住户因风环境提请的诉讼频仍，风环境问题成为一个公众严重关切的问题。一个开发项目如果风的问题没处理好，那么开发商绝不可能获得建设许可。在北美，许多大城市如波士顿、纽约、旧金山、多伦多等，新建建筑方案在获得相关部门批准之前，都需要进行建前和建后该地区建筑风环境的考察，以对新建建筑对区域行人风环境的影响进行评估。

    我国风环境尚未提到立法与规范层面
    我国的城市现代化进程正经历着跨越式大发展的阶段，大型中心城市短短数年间便兴建了发达国家百年来才建起的大量的高层建筑与大型公共建筑。据不完全统计，上海目前高层建筑有4000多幢，其中100米以上超高层建筑就有1000多幢；在广州，18层以上的高层建筑现约有7000多栋，而100米以上的超高层建筑有360多栋。由于城市管理与规划设计部门对建筑风环境重视不够，在城市规划设计中没有充分考虑风环境因素，缺乏对建筑风环境进行评估，一系列负面影响开始显现出来。其中，不良风环境的产生就是问题之一。

    当前，我国城市兴建高层建筑的热潮还在不断上升，在中心城区，大量高层、超高层建筑不断涌现，如不加以规范，势必会造成城市建筑风环境问题越来越严重。在北京和其他城市，意识先进的开发商和设计单位已在个别住宅小区及高档写字楼的开发建设中开始考虑建筑风环境问题。但整体来看，建筑风环境问题还尚未引起足够的重视，还没有一个地方政府和权威机构将此问题的管理提升到立法与规范的层面上。有识之士已认识到建筑风环境在城市建设中的重要性，呼吁通过立法等手段对城市建筑风环境加以规范。

    将于2008年在北京举办的奥运会以及2010年在上海举办的世博会都提出营造绿色生态城市的口号，对这些重大建设项目开展建筑风环境评估已势在必行。在当前我国城市现代化建设大力推进的背景下，着眼于城市的可持续发展要求，营造人与自然和谐发展的生态城市，与国际化城市发展的趋势接轨，开展建筑风环境的评估工作，对建筑风环境进行规范管理，显得必要且迫切。

    通过风洞试验与计算机模拟手段可以预测建筑建成之后的风环境状况。中国建筑科学研究院等国家科研机构借助先进的数值仿真技术，正在开展建筑风环境的研究与评估，为设计具有良好风环境品质的建筑提供科学的指导。通过对建筑风环境问题的关注，加上科技工作者的努力，将有助于提高城市建筑的规划和设计水平，改善人居环境，并有利于环境保护和节约能源。（作者单位：中国建筑科学研究院建筑结构研究所）