赛格又晃了?该如何防范,值得大家深思

是的,继5月18日的晃动后,5月19日的深圳赛格大厦,又出现晃动了!

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专家们,从昨天(5月18日),晃动发生后,就已第一时间对大楼的安全,进行了全面检测与排查。真正导致赛格大楼晃动的原因,等待官方通报为准!

而趁着这个契机,我们一起深度科普、简要剖析一下:

建筑结构设计师们,是如何让那些超高层建筑,当遭遇不期而遇的应力、或无可避免的外界因素,导致其自身发生抖动时,最大程度地保全自己

那些看似不显眼的角色,或许会在这些外界干扰抵达的时候,会给鹤立群楼的高层建筑,将风险与损伤降至最低。

今天重点聊一聊的防抖第一法宝——阻尼器

当超高层建筑,因地震、或突而其来的的干扰,比如强风,都很有可能会出现:大幅度相对运动——摇摆振动!

导致大楼震动这个问题的发生,有时候,你还真无法彻底、完全避免,比如一场地震、又可能是一阵怪风,又或者是隔壁工地轰轰不停地打桩施工,还有可能是地底下呼啸而过的地铁,甚至还有可能楼内某小哥货架突然轰轰摔倒导致的共振.......

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当这些意外发生的时候,那大楼该怎么去保全自己?跑是应该的,但也别过于慌张,科学上,是有办法的,这个神器叫做抗振阻尼!

阻尼,也算是一个物理学的专业术语,英文叫damping,其代表的物理意义,就是让力的发生衰减,让运动中的能量耗散。

用大白话来理解:就是阻止你继续运动的反力,阻尼力也叫减震力!它和促使物体运动的作用力,相除的比值,被称为阻尼系数。因此,材料的阻尼系数越大,意味着其减震效果或阻尼效果越好。

用图来形象表达其工作原理(如上图):利用带一定质量的粘滞性物体,去衰减高层建筑,特定方向的振动幅度。这个装置,就叫阻尼器,它在我们日常中可能极不显眼,有可能是楼顶放满水的水箱、水池,也有可能是像上图那样悬吊的“大铁块”式定海神器。

从专业的角度,又分为:调谐质量阻尼、速度相关性阻尼、位移相关型阻尼和位移速度相关阻尼。就是想着各种法子,去防止建筑在外力作用下,不得不发生振动的时候,尽可能把各种方向的震动与位移,减到幅度最低。

超高建筑中,它一般存在于哪里?

而在类似于赛格大楼,这样的钢框架结构的高层建筑,在最新的设计规范中,一般结构设计师都会要求:将调谐质量阻尼器,安装在高层建筑结构顶部

比如,国内第一个使用悬吊式调谐质块阻尼器的超高层建筑,是我国台湾省台北市的101大厦。作为台湾地区,地标性的建筑,它完工于2003年,高度为508米。在高楼顶部中心,就装载了世界最大的风阻尼器,外观是金色球体,直径达5.5米,重680吨。此阻尼器,不仅为全球最大,也是全球唯一显露在外,供游客参观的。

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而其他大多数呢?大多数都不会显山露水的!比如,上海最著名的地标建筑——上海环球金融中心,同样也采用了类似的防风抗震的解决方案。它在自己的第90层(约395米处),用钢索悬吊着两个,每一个重达150吨的配重物体。

一旦强风来袭的时候,该装置会利用传感器,测算出风力大小和建筑物的摇晃程度,然后智能地控制着弹簧、液压装置,实现对配重物体反方向运动,从而控制减缓建筑物的摇晃程度。

相比这些好看先进的比较土豪的做法,也有些大楼就设计得比较实用了!比如,深圳的地王大厦和广州标的建筑“广州塔”,都是在高层楼顶位置,放置了一大缸的水池,来实现阻尼器功能(TLD),特别是抗风和摇摆晃动方面,你可别小瞧它的作用,往往会给你意外惊喜。就算是地震来袭,用了这一措施的高层建筑,比那些没用的,科学实验数据表明:建筑的移动角位移会减少50%,移动摆到的角加速度也会硬生生把它降低30%

所以,在高层建筑办公和居住的你,也千万别害怕大楼会摇晃!特别是如今的建筑设计,对超过一定高度的地标性建筑,也有着无比严格的设计规范。唯一可惜的是,这些考虑比较周全的新设计规范,大多数都是在2000年之后,才被设计师们重点研究与重视。

但就算没有硬性指标的要求,比如深圳早期的第一高楼——地王大厦,虽竣工于1996年,但也出乎大家意料地,提前考虑了这个因素,并结合了消防水池和高层泳池的两个实用性角度出发,巧妙地实现了类似的阻尼器功能。

赛格大楼,它的阻尼神器,失效了么?

作为世界上最高的钢管砼结构建筑,光用钢量,就足足22905吨,这种新颖的设计,在当时来说,确实对设计和施工来说,是一次很重大的考验。且它竣工的时间点是1999年,换言之,很有可能,如今应用最广泛的阻尼器设计技术,有可能没直接应用于设计方案中去。

所以,在抗震防风方面,在结构设计时,会不会没考虑那么周全?

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特别是赛格大楼抖动门发生后,一篇名为《深圳赛格广场建设项目评析》的硕士学士论文的曝出!早在20年前,这位名金典琦的研究生,就针对了该大厦,围绕着它的建设流程进行一次复盘。这一论文中,提及的一个很重要的细节:施工图滞后,也造成了边设计边施工的现象。

这一情况,最严重的一次,也出现在大楼顶部的天线实际安装方面,当施工不久后,人们才发现大楼的天线摇摆剧烈。施工和设计单位,才急急忙忙“补锅”——重新计算相关能引发共振的参数,才重新调整安装,做了局部修改......

如今再结合这第一高的钢管结构建筑之名,很难彻底打消人们对大楼在设计、施工方面所存在的顾虑。

不过,大家也不必过于担心,超高层建筑,对于我国来说,也不是什么新鲜事物了!并且,针对于不同地区不同的高楼,早已有过各种的风洞试验,模拟出不同的风力环境,从而获得相应的数值标准。比如,大家比较关心的风荷载、抗风设计,也有严格的设计规范与要求。

这次,专家的介入,也会给它重新做一次深入的体检,找出可能存在的薄弱环节,针对早些年没有考虑到的特殊风况一一填补加强。

从这个角度来看,这次轰动全国的“大楼晃动门”,并不见得就是坏事!大家也会重新对过往早期建设的大楼的安全性问题,进行一次筛查与摸底,再结合最新的技术,把科学、安全补救措施一一装载到这些存在风险问题的建筑中去!

从这个角度来看,这些小小阻尼器,或许有很大的意义。