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玛丽莲·梦露」效应：写字楼和塔楼下的风口是怎么形成的？

发布于：2016-03-10 10:17:10 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

我们这些严肃认真的结构工程师们把这种现象一本正经的称之为「玛丽莲·梦露」效应。

如果有小朋友不知道为什么，请看梦露最著名的这张张照片。

好吧，正确的说法应该叫做 Pedestrian Wind，也就是高层建筑引起的风力改变对其周围的行人的影响。
引用 Reinforced Concrete Design of Tall Buildings 一书中的 figure 4.1

如果一栋高层比周围的建筑物明显高许多，有可能会导致风向地面聚集，进而导致这栋楼底层附近的风格外的大。
相反，如果周边的建筑物高度都差不多，那么风就不会向地面聚集，行人也就不用遭受狂风的袭击了。

单独的一栋高层建筑，也会导致风向地面聚集。

如果高层建筑底层是开敞大空间，那么会导致非常大的「穿堂风」。

风的改变，不仅与高度有关，也跟平面布置有关。像这样的平面布置能起到互相遮挡的作用，底层人行道上的风就会小很多。

而这种平面布置，则会加剧风的集中，形成猛烈的「风口」。

凹进去的出入口，一定程度上可以缓解大风对行人的影响。

设在角部的出入口则有可能加剧风在建筑角部附近人行道的集中。

裙房可以有效的避免 Pedestrian Wind 对行人的影响，风在裙房屋顶集中，而不是在人行道上。

底层缩进的高层建筑，有可能缓解也有可能加剧 Pedestrian Wind 对行人的影响，取决于缩进的距离和高度。

由于自然风极其复杂的特性，很长一段时间内，我们都无法对 Pedestrian Wind 进行精确分析，只能通过上面这样的概念进行大致的优化调整，或者更精细一点，在风洞实验中测定地面附近的风速分布，作为设计参考。一般说来，可以认为高层建筑地面附近作用到行人身上的风，夏季可以接受平均每星期一次的平均风速为15英里每小时的风，而冬季则限定在平均每星期一次的平均风速为10英里每小时。

随着技术的发展，现在我们也可以用计算机模拟技术得到 Pedestrian Wind 的数值解。虽然不尽准确和完善，但至少提供了可靠的数值参考。

比如下面这几个例子：

看，在计划修建的高层建筑中间，出现了明显的红色的「风口」。

这张图也可以看出风力在高层建筑周边的集中。

同样，成片的高层建筑造成的大片「风口」。

通过这些分析结果，再对设计进行下一步的优化调整，尽量让 Pedestrian Wind 低于预定的可接受范围，尽可能的减少对行人的影响。

毕竟，谁也不愿意顶着狂风上下班。

当然，一门心思等着「玛丽莲·梦露」效应，就是要看小姑娘裙子的人除外……

铭蔚回答：

（以下比较枯燥了，生夹一个梗预先安抚下大家）

当我们把气流看成是流体，空气就如水一般分开，汇聚，涡旋，粘附。而诚如小宝君所说纵然我们现在可以依靠风洞或流体软件模拟来获悉这看不见的痕迹，但到目前为止，真实场景下的流体力学研究仍是一个专业性过高参数量过大的东西。在真实的市场上，无法奢求每一个建筑设计都涵盖一套可靠的当地风场的微气候分析，但与此同时，这又是需要去了解和解决的重要问题。

正如题主体验到的高层建筑间风口一样的体验（两个遮挡物间的流速叠加），又或者某些卡着红线做的高容积率大楼造成的“风影区”（无风的死角）。这些都是因为在项目前期分析的不到位（或没有分析）而造成的遗漏，而这样的遗漏在整个城市叠加起来不但是整个宏观风场的不均匀，更坏的可能性是整个风场在城市楼宇覆盖下日益减弱。比如当下的城市雾霾，从城市空间角度来看就是有害物质在城市中悬停和累积。即便真有办法控制污染源减少雾霾情况，稠密的城市肌理中室外通风不畅的顽疾还是有可能影响到我们，往轻了说天气炎热时街道上将没有贴近行人减缓闷热的风，往严重了说，一旦城市爆发感染性的流行病，病毒会更容易在行人层滞留引发大面积感染。

那么如果没钱做风洞测算又不会用CFD，怎么样在设计伊始就对城市中的风有把握呢？ @猪小宝的答案里列举Reinforced Concrete Design of Tall Buildings中的简图可以提供些思路，但是这些是在风作用力视角思考避让的做法，而我们的城市的现状更多的是风的不均匀和不充足。所以，人行道上的风不是要低于一个值就好了的，而是应该有一个控制范围不扰民但也要便民。就此，进入正题，结合手边有的一个paper夹杂些自己的学习来介绍一下。

这是香港中文大学Edward Ng（吴）教授带队以香港为对象做的城市风环境的研究。因为原始数据的详实和准确他们的报告很有价值。香港人口和建筑密度都相当高，2003年SARS的爆发给当地的城市发展敲了一次警钟，于是在那之后政府和研究机构花下大力气来研究城市风环境的问题。国内的城市也许还没有发展到香港的那种程度，但如果不以前车为鉴，从现在开始疏导城市的顽疾，未来也不容乐观（而其实雾霾的威胁已经在表明时间的紧迫）。论文链接在最后，以下是前因后果和研究方法的粗略介绍，嫌麻烦的可以直接跳到最后看结论部分和香港环保署对于未来香港城市建设的建议。

==========对研究的整理和陈述========
在1000平方千米的土地上仍保证了40%的生态保育区面积，然后要解决715万人（2012年普查数据）的生活问题。在欠缺上文提到的微气候意识的情况下。孕育出的城市形态就有可能是癫狂和放纵的。对比历年气象数据，十年内，香港的城市内风速下降了40%。

吴教授的团队用了风洞测量和软件模拟的形式对城市中不同高度的风速进行了测量，而在探讨风环境时，有一个重要的数据叫做：Frontal Area Density（FAD，迎风面稠密度）。这个值可以直观理解为一定区域内探讨迎风的建筑面积阻挡的区域。关于这个值有两点需要注意：第一，风向是多变的，所以一栋建筑对于不同方向的来风也许拥有不同的迎风面积；第二，当计算迎风面时，并不是单一截面上的阻挡面积，相反，这里计算的是一个有深度的区域内的所有迎风面。而这样的区域，报告里选择了25个（900m*900m）。

而通过测量和模拟的数据，会发现城市风场在垂直方向的变化并带有明显的分层，分别出现在大约15米处和60米处。结合城市里的建筑形态，就会发现因为香港（大陆地区也有类似）的城市高层建筑大多采用塔楼+裙楼的方式。明显地，裙楼和塔楼的平均高度对应了那两条分界线。

围绕这样的分层，城市风环境理想的状况是：在城市高楼层（15-60米）拥有流畅的风带走城市废气污染的郁结；而在群楼层内，拥有合适的通风提高行人在室外热舒适感觉（因为香港的湿热天气）。

这里就要引用小宝君答案里的一张图：

裙楼的出现在某种程度上把强风的侵扰抬高到了街道平面以外，如果处理不慎，带来的结果是裙楼层将阻断下层的空气流动。

通过统计，报告指出裙楼层的FAD（迎风面稠密度）和VR w,j （Overall Wind Velocity Ratio，场地风和近地风的比值）的关联最大，结合上图这其实很好理解：

以旺角的某一区块肌理为例（浩南哥，给个面子），现有的情况如下图所示：

大型的裙楼在局部创造涡流但因周边建筑密度惠及不到附近区域，很多地方的近地风速都低于0.5米每秒。如果在考虑常年风向的情况下，有意打断一些裙楼创造风的渗透，现有建筑覆盖率从42%下降到35%的情况下，风环境如下：

可以看到就像流水疏导的效果一样，整个区域被带动起来。风环境优化了许多。

==========以下是结论和对策========

好滴，跳过了论文里很多想讲但拗口的东西，看看报告在最后给出的简明易操作的设计建议：
关键词就是渗透：

比如取消大而板的裙楼，引入空地和绿化创造视觉联系的同时也创造了贴近行人的气流、

相较于联排高层板楼像墙一样遮挡常年风，同样是疏密关系上的调整就可以引导更多的风穿过场地。

高层及高层裙楼间的涡流，在同时考虑容积率和风环境的情况下，适当的设计逐级退让可以吧死循环的‘风谷’带活：

城市形态上，对常年风向做出反应当然重要，但同时应该有意识地设立和常年风向成角度的流畅空隙，这样的交织空间不但会被常年风整体盘活，而且也不会因为风向变化而失灵：

这些看上去很浅显的道理如果应用在城市设计中将会是对城市益处多多的事情。但真正用好还是需要研究和经验的累积，照例嘴碎地说一个新近方案作为结尾——NBBJ给腾讯在深圳做的总部大楼。

在职看到效果图和演示动画的情况下，这应该是一个拿得出手的商业建筑案例。两个主体建筑用三个巨型块体联系，在空间上引入了不少可能性，而在设计公司的网站上的介绍里有这样一句话：

…另外，塔楼的少许旋转和高度偏移拦截了场地的盛行风，使中庭通风同时使直接日照最少化…

拦截吗？是capture的意思吗？这里我不太懂。因为英文介绍点出来的设计亮点是：Two towers（双塔）, three horizontal connection bridges（三水平连桥）, rooftop gardens（屋顶花园）。那么中庭在哪？水平联系体块端部有类似边庭的做法，没有构造考量的话不可能把上空的强风引导室内来；建筑形体感觉内部不会再有垂直通透的空间；倘若中庭是指那几个平台，或者是视频中看到的这个主体间地面的联系部分，这些在整体建筑中是锦上添花的东西，比重并不大。更何况，这应该是隘口的“顺应”，怎么会是“拦截”？

对应平面图，我google了相应地段：

在对应深圳的风向，特意用每月的风向对比：

这样你就会发现建筑体在3月到11月的时间内（框住的风轮）的确保证了高频风的通过。那么在不纠缠‘拦截’一词的准确性的前提下，我们知道这个建筑最关键的一个特点是引导了城市高楼层（Urban Building Layer）的气流有减少建筑体热量的功能，仅此而已，因为这样的气流快速并很有可能携带一旁立交桥上的废气和尘土。引入中庭（虽然暂时不确定它在哪）？是不行和不能的事情。而这栋建筑对于东北方向其他建筑的影响很有可能是双塔形成的隘口不能挽回的。

你看，城市里的风很需要认真对待吧。

注：本文内容来源于知乎猪小宝、铭蔚的回答内容，图片文字信息整理自洪飞宇，转载请注明出处。