Коротко и по делу — набор инженерно‑архитектурных стратегий для небоскрёба с жёсткими требованиями по ветру и шуму, с пояснениями и практическими мерами.
1) Геометрия и ориентация здания (аэродинамика)
- Округлые углы, скосы, ступени/срезы фасада уменьшают вихреобразование и силы сдёма.
- Таперинг (ужимающаяся кверху форма), наборы/отступы и скошенные крыши разрушают согласованные вихри.
- Перфорации и щели (видимые как «прорывы ветра») снижают давление и снимают пиковые нагрузки; важно контролировать аэродинамическую проницаемость.
- Ориентируйте основную ось здания относительно преобладающих ветров, чтобы минимизировать поперечные ветровые воздействия.
2) Структурная конфигурация и динамика
- Увеличение жесткости относительно массы повышает собственную частоту $f_1$ и снижает амплитуды колебаний. Для предотвращения резонанса с вихревым возбуждением используйте расчёт по соотношению с частотой возбуждения: $$f_s=St\cdot \frac{U}{D}$$ где $St$ — число Строухода (примерно $St\approx 0.1$ для тела с поперечным сечением), $U$ — скорость ветра, $D$ — характерный размер. Стремитесь к расстройке частот, чтобы $f_1$ существенно отличалась от $f_s$.
- Тормозящее устройство (Tuned Mass Damper, TMD) или активные/полуактивные демпферы для снижения колебаний людей и конструкций (TMD настраивают на $f_1$).
- Жёсткий центральный сердечник (core), штанговые ригели, диафрагмы и контрфорсы — для поглощения крутильных и поперечных усилий.
- Использование композитных сечений (сталь+бетон) для оптимизации отношения жёсткости/массы.
3) Ветровые исследования и проверки
- Обязательны аэродинамические испытания в аэродинамической трубе и высококачественный CFD. Проверять и средние продольные нагрузки, и поперечные (вихревая устойчивость), и динамику для разных направлений ветра.
- Анализ комфортности на уровне улицы (пешеходный ветер) по критериям Lawson/другим локальным требованиям.
4) Меры против ветра на уровне земли и террас
- Подпорные подиумы, навесы, перголы, озеленение как ветроразделители.
- Ветровые экраны и решётки, направляющие поток вверх и в стороны.
- Расположение входов и террас в зонах пониженной скорости ветра. Для пешеходного комфорта целевые значения среднегодовых или проектных скоростей на уровне земли обычно держат в районе $\le 5\text{–}6\text{м/с}$ (точные регламенты — локальные).
5) Фасад и шумозащита
- Высокоэффективные стеклопакеты: ламинированное стекло с промежуточной ПВБ‑плёнкой и герметичные рамные системы; двойное/трёхкамерное остекление с разной толщиной стекол.
- Двуслойный (double-skin) или вентфасад с акустической прослойкой для снижения шума улицы и ветра.
- Целевые показатели: стены и перегородки между квартирами $STC\ge 50$, перекрытия «пол‑потолок» между жилыми блоками $STC\ge 50$; для фасада ориентируйтесь на $OITC$ и добивайтесь значительного уменьшения уличного шума (например, снижение на $30\text{–}40\text{дБ}$ в рабочем диапазоне). (Уточняйте требования по местным нормативам.)
6) Внутренняя акустика и вибрация
- Плавающие перекрытия (resilient underlay), виброопоры для механического оборудования, декуплированные перегородки и плавающие полы.
- Выводы инженерных трасс и воздуховодов через акустические серые зоны, установка шумоглушителей, гибких компенсаторов и тепло-/звукопоглощающих вставок.
- Размещение спален и жилых помещений со стороны тихих фасадов; коридоры, кладовые и сервисные блоки как буфер со стороны шумной улицы.
7) Системы МНР (механика, шум, вибрация)
- Низкооборотные вентиляторы с частотным регулированием, подвесы с демпфированием, шумоглушители на притоке/вытяжке, акустические решётки.
- Отдельный монтаж инженерного оборудования на платформы с виброизоляцией, минимизация передачи через жёсткие связи.
8) Интегрированный дизайн и эксплуатация
- Координация архитекторов, структурников, климатиков и акустиков на ранних стадиях проекта.
- Раннее моделирование и итеративные изменения формы/структуры с учётом стоимости и архитектурных требований.
- Контроль качества монтажа фасада и уплотнений — утечки/щели резко ухудшают акустику и аэродинамику.
9) Нормы, тестирование и мониторинг в эксплуатации
- Программа ветрозащиты (тесты, мониторинг в эксплуатации) и акустическое приёмочное тестирование (серии измерений STC/OITC, уровень шума в помещениях).
- План обслуживания TMD/демпферов и регулярный мониторинг вибраций.
Краткий чек‑лист при проектировании (приоритеты)
- Ранний выбор формы + CFD/aero‑тесты.
- Расчёт собственных частот и проектирование TMD/демпферов.
- Детализация фасада (остекление, герметизация, звукоизоляция).
- Планирование зоны входов/террас и ландшафта для защитных эффектов.
- Низкошумные HVAC и виброизоляция оборудования.
- Полевая верификация и мониторинг.
Если нужно, могу детализировать: конкретные формы (примеры планов), расчётную модель вибрации с числом Строуха для вашего проекта, или таблицу целевых значений $STC/OITC$ и порогов пешеходного ветра по локальным стандартам — укажите входные параметры (высота, поперечник, ориентация, средняя скорость ветра).