综述

不知道大家对去年深圳发生的大楼晃动事件还有没有影响，当时深圳地标建筑赛格大厦发生了明显的晃动，吓得当时在楼内办公的人紧急撤离。

赛格大厦在设计时将高度定到了米，起初大家以为是地震来了，可按理说这般规模的高楼在抗震能力上一定非常出色，否则大楼在安全检测环节都不可能过关。难道是强风吹拂导致大楼的晃动？

可是根据有关部门的监测数据来看，那天深圳总体风力加起来不到5级；风没多大，楼却晃动得非常明显，很可能就是这种好看的物理现象在作怪！

共振或许是一场灾难

到底是什么原因导致赛格大厦天旋地晃？科学的解释为：共振现象。

共振是物理学界非常常见的现象了，早在初中时我们就曾涉及过这方面的知识，只是当时的学生并不明白共振现象的巨大威力，即便是抬眼望不到尽头的百米高楼，也可能因共振现象顷刻导致毁灭。

所谓共振现象，指的是物体或者系统在受到外力干扰的情况下，发生周期性的摆动，这种摆动很显然是有迹可循的，具体规律受到物体本身结构的影响。所以说每当物体的结构确定下来，其固有的频率也就确定了，我们对物体施加的力反而不太能影响其共振能量。

那物体的结构具体包括什么呢？大概只有两个方面，一是物体质量分布，二是物体刚度分布，二者也是影响物体固有频率的关键因素。

一般来说，当物体的质量分布越密，物体固有的频率越低；物体的刚度越强，固有频率就越高。

当外界对物体施加的力刚好接近其固有的频率时，就会引发物体的周期性振动移位最大化，共振现象就此发生。

从概念上来说，共振现象的出现并不会威胁到物体本身，二者的同步最多使得物体结构一直在最大位移处来回振荡；可是一旦这种共振超出限度时，就会导致物体结构发生形变，引发其内部质量的损坏。

在年时美国政府建造的塔克姆大桥就是因共振过渡而导致的毁灭。塔克姆大桥全长米，美国政府当年耗资8亿美金投入建设，耗费了整整5年的时间才完工。

可让美国政府没想到的是，大桥在投入运行不到一年后就轰然倒塌，这并非是相关部门在大桥的建材上偷工减料了，而是因突如其来的大风引发共振导致其倒塌。

这次灾难也为后来的大桥设计提供了新的安全方向；如果大桥不能够抵挡风力共振的话，用再好的材质都是在做无用功。

解决共振隐患的方法

去年深圳的赛格大厦正是遇到了共振现象，其实在我们学习过程中共振现象还给人一种艺术的美感，比如那些摆球在外力的控制下往往能做规则运动；可没想到共振现象在现实中发生竟然能造成如此毁灭性的打击。

深圳赛格大厦遭遇的共振现象并没有持续太长，当外界风力减弱时，这种共振自然就消失了。

但这也给设计师提了个醒，越是高楼越是有顷刻崩塌的风险，因为它没有像山体那般厚重的地基，当风从大楼两侧经过时，非常容易发生“卡门涡街”现象，当“卡门涡街”频率与大楼本身的频率达成一致时，共振就发生了。

为了避免共振现象带来的现实灾难，摩天大楼设计师必须要考虑到如何减少共振带来的灾难损害；一般情况来说，减少共振的方式无非以下几种：

首先是在大楼内部安装阻尼器，这也是设计师们普遍的做法。举世闻名的世界第一高楼迪拜塔内部就有个大型的阻尼器，阻尼器的重量甚至超过了数百吨，有了这个东西，我们常常能看到迪拜塔在风力的干扰下左右摇晃幅度超过了2米，但却始终没有倾覆的灾难发生。

阻尼器的工作原理很简单，当有巨大的外力冲撞到楼梯时，它会通过液压系统控制阻尼器的摆动方向，使得楼体的晃动方向与外力的振动方向完全相反，这样就能抵消楼体晃动产生的部分力度，也不会让双方处于同一个共振频率中，造成严重的灾难。

第二是在每层楼上安装减震器。这个相比于阻尼器来说安装更为复杂，同理成本也会更大。因为这样一来每层楼都变成了一个独立结构，外来的力量不可能同时与每层楼的振动频率相同，因为它们本身都各不相同。

在大楼受外力晃动时，减震器提供的摩擦力能够削减晃动幅度，使得高层的晃动能量持续降低。

最后是改变楼体形状。

其实百米以上的高楼在设计时都必须要考虑风阻的因素，汽车以流线型设计抵消风阻后会跑得更快，高楼亦是如此。流线型的外观能在最大程度减少外界气流的干扰，还有那种“空中开口”式的高楼，本意就是兼顾美感与抵消风阻，降低风力漩涡的产生概率。

综述

其实在日常生活中，我们能够经历的风力共振真的很小，在过去一百年的时间里，因共振现象导致大型设施被毁也就美国一例而已。

从此以后各国设计师在基建时都会考虑到物体本身固体频率和外界频率的共振概率，做出应对措施来减小概率的发生，我们生活的环境还是很安全的。