3月31日凌晨，江西省南昌市出现大风雷电和强降雨天气，造成4人遇难、十余人受伤。此次不幸遇难的4人中，有3人来自南昌市南昌县芳湖路同小区同一楼栋。其中1名女士住在11楼，另1名女士及其孙子住在20楼，3人均是家中玻璃被大风吹掉后坠楼身亡。
天灾酿造悲剧令人痛心，高层建筑玻璃窗安全问题也再次引发关注。玻璃窗为何被风吹走？高层住房安装落地大玻璃安不安全？如何识别抗风安全玻璃？随着高层建筑和摩天大楼越来越多，城市天际线不断刷新，高层建筑设计如何确保安全？
大风酿造悲剧
吹落玻璃事故早有发生
被大风吹落坠楼的3人来自2户人家，所住小区楼栋总高21层，一名60岁的女性遇难者万某居住在11层。这是一套三室的房子，房子阳台上的玻璃全部被大风吹落，一间小房的落地窗玻璃也被大风吹落，房子内一个柜子被大风吹倒在地。
而在社交媒体上，南昌当地还有不少住户晒出了自家客厅阳台，经历过大风洗礼的“惨状”。有的网友客厅阳台仅剩扶手栏杆还在，窗户边框横七竖八地散落在地面上，有两三面窗户直接整块被吹到客厅，客厅满地的玻璃碎碴，该网友表示，还好当天没人住，不然可能会受伤。
检索公开信息发现，强对流天气吹走窗户的事件早有发生。
2020年8月4日，受台风影响，浙江台州一小区大量外窗被吹破掉落，一名老人在关窗户时不慎从11楼坠亡。
2018年9月16日，强台风“山竹”影响广州期间，天河区万菱汇写字楼三个玻璃窗从高空坠落。当时的万菱汇管理方采取应急措施，并对大楼所有外立面进行了检查，排除安全隐患。
在强台风“山竹”之前，各地已经有很多高楼玻璃窗和玻璃幕墙造成的安全事故，其中有些是暴风引起，更多的是建筑质量和技术不过关造成。
2020年，长沙一高层写字楼30多户玻璃炸裂，楼下就是繁华夜市。
2011年5月18日，上海在一天内三下“玻璃雨”，分别发生在陆家嘴时代金融中心大厦、延安西路昭化东路口一居民楼以及上海科恩国际中心，所幸三起“玻璃雨”都没有造成人员伤亡，只有财产损失。
越高越“脆弱”
或与室内外气压差有关
玻璃窗为何被风吹走？长期跟踪研究极端天气的“中国气象爱好者”成员小王解释，虽然在地面上可能有10级风，但如果海拔高一点，在一二十层或者更高的楼层，阻挡物变小了，风速肯定会更大，地面上的10级风到了中高层，可能会增强到12级风。
“如果再考虑一些特殊地形，比如高层建筑挨得很近，可能会造成狭管效应，就是说风从两幢高楼之间的缝隙钻过去，在这种情况下风速会更强。”小王说。
中铁建设集团建筑设计院院长张向东介绍，在正常的风压状态下，若地面风速显示为5米/秒，相当于3级风，那么到90米高度，风速就可达15米/秒；若高度达300至400米，风力将更大，或超过30米/秒，相当于11级风，会产生极大的破坏力。
在11级风中，建筑物会怎样？“比如高403米的上海金茂大厦，在设计风荷载（风吹在楼体上引起的载荷）作用下，顶部位移最大可达0.8米。”张向东说：“这个位移一般人难以察觉。”
如果风的振动频率和建筑物自身的振动频率相同，建筑物就会“随风起舞”，这种现象被称为共振。“当共振超过一定幅度，就会影响建筑物的使用，甚至形成安全隐患，并且建筑内的人员也会感到不适。”张向东说，在设计高层建筑时，抗风设计必须满足结构的强度、刚度、舒适度、抗疲劳破坏等设计要求，确保结构在风荷载作用下不会发生倒塌、开裂，也不会发生过大的位移，以保证结构的安全。
小王认为，真正导致阳台玻璃窗被吹走的原因不一定是风直接所致，而是房间内外的气压差。根据物理学原理，空气的流速越快，它的压强就越小，在雷暴大风发生的时候，窗外的气压可能比室内气压小很多。当窗户密闭着的时候，气压差就会导致窗户被往外吸，因为空气总是从气压高的地方往气压低的地方流动，这是导致窗户失效的最关键因素。
其表示，一般来说，房间内外气压差导致窗户被吹走的情况在强台风登陆时候比较常见，有时候在台风区可以明显观察到房屋的玻璃窗向外凸起，而且在高层建筑中特别明显，这是因为气压差的缘故。
落地大玻璃更危险？
高层可安装中空夹胶玻璃
不只江西南昌，近期，全国多地遭遇强对流天气。
近日，有浙江网友在社交媒体发帖，称“太可怕了，大风将家里的落地窗整个吹掉了，还砸坏了家里的墙。屋里的家具上面都是玻璃碴，东西被吹得到处都是”。还有网友说，高层最好不要安装大的落地玻璃。
为何落地大玻璃需要特别注意防范？据悉，玻璃幕墙的面积大，需承受自身重量的张力也较大，稍有外力作用，就有可能产生爆裂，如强风的吹袭和撕扯，还有鸟类的撞击等。
“中国气象爱好者”成员小王称，很多大面积的玻璃窗在这种极端天气条件下都不太稳固，因为它的面积太大，而且窗户跟建筑的其他部分连接比较薄弱，成为房屋的一个弱点，导致被吹走。
业内人士洪先生介绍，常规的玻璃叫作中空玻璃，内外两层，中间是空气。如果楼层比较高、窗户比较大或者落地的玻璃，需要做成中空夹胶玻璃。“这种就类似商场的玻璃护栏，如果碎了之后，玻璃是不会掉下来的。碎片会被粘在薄膜上，能够防止碎片扎伤和穿透坠落事件的发生，这也是真正意义上的安全玻璃。”
我国发布的第一批强制性认证产品目录的第十四项，就是安全玻璃，其中包括建筑安全玻璃（夹层玻璃、钢化玻璃）。此外， 2004年1月1日起实施的《建筑安全玻璃管理规定》明确指出，下列部位必须使用安全玻璃：7层及7层以上建筑物外开窗;室内隔断、浴室围护和屏风；楼梯、阳台、平台走廊的栏板和中庭内栏板;公共建筑物的出入口、门厅等部位。
原玻璃制造企业工程师徐孟蕃表示，钢化玻璃有千分之0.3到千分之0.5的爆裂可能性，其四周最容易爆裂，如果发现钢化玻璃的边缘或面板上有凸起、裂痕等异常情况，要及早更换，“钢化玻璃自爆无法避免，最好使用钢化夹层玻璃，即使自爆，碎渣也不会掉落，比较安全。”
高层建筑如何抗风？
从造型、结构和阻尼器入手
过去，人们对高楼的担忧主要集中于出现火灾如何救援，以及能否扛得住强震。如今产生了新的担忧，高楼的附属物，如玻璃窗和玻璃幕墙如何经住狂风暴雨的冲击？
张向东介绍，要解决高层建筑抗风问题，一般从造型、结构和阻尼器联手防抖几个方面入手。对建筑设计来说，首先考虑的是选型。摩天大楼截面多为圆形、椭圆形或菱形等，极少用矩形。
其次，要想建造稳固的建筑，离不开合理的结构。摩天大楼的建筑结构，多为下粗上细的锥形结构体型。“在城市里，离地面越高风速越大，所以这种上小下大的建筑结构体型，可以显著减小风荷载作用下的漩涡脱落和横风向效应。”张向东说。
被网友戏称为“开瓶器”的上海环球金融中心大厦，其顶部采用了镂空设计，有效降低了顶部的风荷载。上海中心大厦则采用扭曲的复杂曲面，进而有效降低了脱体涡流的发生概率。
除了上述选型和结构，为了抗风，现代建筑还采用结构控制的办法，即在建筑物的某些部位设置阻尼器。阻尼器就是在大楼发生振动时提供阻尼的设备，使大楼的振动变弱，以保障建筑安全，它也被网友戏称为“镇楼神器”。
阻尼器主要有3种形式：第一种是在大楼的支撑柱之间加入一个交叉斜撑，用来减小支撑杆柱的变形，进而减小振动幅度；第二种是在墙体之中加入黏滞材料，利用黏滞材料吸收振动能量，从而让振动变弱；第三种是在建筑物的顶端吊一个质量块，质量块的摆动方向与建筑物的振动方向相反，从而消减振动。
最后，送上一组关于大风的风险防范指南，有效应对近期强对流天气。
（参考资料：紫牛新闻、科技日报、都市快报橙柿互动、南方都市报、深圳特区报、人民日报、顶端新闻大河报、上海嘉定、三湘都市报 、极目新闻、中国天气网等）
话题主持｜记者 樊美玲
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