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深圳赛格大厦“晃动”原因待明,“青岛第一高”如何保持稳定?摩天大楼的“稳定神器”了解一下

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半岛官网 2021-05-20 16:39

5月18日下午,深圳华强北的79层地标大厦赛格大厦突发楼体摇晃引发了关于超高层建筑安全性和稳定性等相关问题的热议。

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阻尼器故障?混凝土缺陷?

土木工程师分析高层建筑晃动原因

公开资料显示,1999年建成完工的赛格大厦是我国较早的一批超高层建筑,高355.8米,总建筑层79层,地上75层,地下4层,总建筑面积达17万平方米,是深圳华强北的地标性建筑。

此事件发生后,相关单位、科研机构专家形成了赛格广场大厦震动的初步调查结果。经广东省市专家研判,初步认为:一是深圳赛格大厦系上下震颤而不是左右摆动;二是造成震颤的原因是多种因素耦合,主要是风的影响,还有地铁运行(两条地铁从楼下经过)和温度的影响(近两天气温升高,温差达8度,对钢结构影响大);三是经专家现场踏勘和会商研判,赛格大厦主体结构是安全的,内部结构坚固,各种附属设施完好。上述调查结果是初步结论,具体原因仍待专家组进一步勘测。

一名土木工程方面的业内人士就高层建筑的原因,向媒体分析了以下四种可能:

一是如果该大楼有阻尼器,或因阻尼器产生故障,不能有效抵消风致晃动。但目前暂不能确定该大楼是否有阻尼器;

台北101大厦安装的阻尼器。图据theconstructor.org

二是结构的整体刚度产生变化。如果附近有其他施工作业,可能使赛格大厦的地基受到了扰动;

三是赛格大厦采用的是钢管混凝土的结构。该结构有一些明显缺点,需把混凝土注入相对细小的钢管。如果操作不当或者检查不及时,则会出现钢管中核心混凝土的缺陷,主要表现为孔洞,脱空和蜂窝。这些缺陷的产生也将会导致整体结构刚度变化;

四是类似于去年虎门大桥的晃动,大楼跟风产生了共振。

该名业内人士介绍,高层建筑普遍存在晃动的情况。他举例,例如纽约世贸中心,在春季刮风时,通常摇晃偏离中心15厘米~30厘米,在强飓风作用下,位移可达1米,设计按最大风力下的最大偏离为1.2米。

对抗高楼晃动靠什么?阻尼器!

所有摩天大楼上都有吗?

高楼晃动时,阻尼器往往会起到巨大作用。

某大型国有建筑公司设计负责人介绍,目前国内很多高层建筑都有应用阻尼器,以减少可能的晃动对大楼内人员的影响。上海中心做了个1000吨的阻尼器,放在顶层。

绿地集团山东区域管理总部技术研发部总监助理吴巍向媒体记者介绍,能够造成超高层建筑移动主要来自地震荷载和风荷载两方面原因。

阿联酋迪拜帆船酒店阻尼器安装位置。图据theconstructor.org

但事实上,就目前国内的超高层建筑来说,基本能够抵御的风力在13级左右,也就是说,一般风力对于超高层建筑的主楼影响微乎其微。吴巍介绍:“之所以大风不会对建筑造成毁灭性破坏,是因为超高层建筑一般会经过地震振动台和风洞试验,模拟地震和风的作用,在后期设计大楼时也会设有几道防线。”

“以济南目前的第一高楼——济南绿地普利中心为例,吴巍表示,虽然该建筑没有安装调谐质量阻尼器,但其本身就具备两道防线,同时设计又增加了很多加强措施。因此,基本可以保证50年一遇的大风没有任何问题,百年一遇的大风可能会有短暂不适,但安全没有问题。

调谐质量阻尼器

而对于上文所提到的阻尼器问题,吴巍表示:“在一些比较老的超高层建筑上,确实会增加调谐质量阻尼器,如台北101大厦。通俗讲,就是在建筑上增加一些质量非常高的或非常大的圆球,通过空间晃动将能量消减掉。但目前,就山东地区而言,超高层建筑靠自身的抗力能够解决这个问题。而台湾、深圳等南方地区由于地震、台风、飓风频发,可能需要在建筑物上增加一些额外的措施。”

此外,对于深圳赛格大厦晃动问题,吴巍认为也可能是存在共振原因。

青岛“第一高”如何保持稳定?

装有世上首个非规则水箱的液态阻尼器

防强风是超高层建筑不可避免的话题,尤其是青岛夏季多风,以369米高度问鼎“青岛第一高楼”的海天中心是采用的哪种手段来消除风对项目的影响的呢?据报道,为了尽量消除风对项目的影响,项目团队对标学习,跑遍了世界各地,先去上海环球金融中心、上海中心考察参观,又飞到加拿大专门进行阻尼器试验。

最终,结合海天中心建筑本身的布局与功能,在T2塔楼顶部设置了被动型调谐液态阻尼器,这是世界上首个非规则水箱的液态阻尼器。通过水箱内波浪的往复运动产生惯性力,达到吸能减振目的,即使在较大风振条件下,依然能有效保障大楼的安全和稳固,满足未来入住者对舒适度的最高要求。

超高层大楼摇晃,

是质量问题还是正常想象?

现如今,高层建筑不仅仅限于商业楼体,不少住宅项目也被设计成超高层建筑。因此,有不少网友提出疑问,对于高层建筑晃动现象,如何分辨是建筑物真的存在质量问题,还是风大引起的正常晃动呢?

网友提出疑问:

如何分辨是建筑质量问题还是正常现象?

吴巍介绍道:“在建筑行业规范当中,最低底线是保证质量安全,因此大部分建筑的质量安全是有保障的,一般要求建筑物结构顶点的顺风向和横风向震动最大加速度计算值不应超过0.25m/s²。但人是非常敏感的,如果加速度达到0.1m/s²~0.15m/s²,人就会感觉到不适,因此在设计建筑时还要考虑到人的舒适度的问题。如此一来,对建筑又额外的增加了满足人们对于舒适度的要求。”

那些曾经在风中“摇摆”的高楼

近年来发生的高楼摇晃事件中,地震和台风是主要原因。

2018年9月“山竹”台风期间,深圳香港多处大楼发生了摇晃。“山竹”台风是35年来对深圳影响最大的台风,登陆时最大风力14级(45米/秒)。

受台风影响,深圳最高楼平安金融中心也发生了摇晃。“根据监测数据推算,塔顶摆幅不超过30厘米(单侧),不到设计值的50%。”平安不动产深圳分公司工程管理总监姚伟军接受媒体采访时曾表示,“平安金融中心的抗风设计为可应对100年一遇的台风,也能应对平均风速为60米/秒,阵风风速最高至80米/秒的台风。在此模拟情景下,塔顶(600米位置)摆幅(单侧)计算值为67厘米。”

山竹台风期间,香港日出康城小区的楼房也被吹得晃来晃去。日出康城位于香港将军澳海边,小区层高在50层左右。

山竹台风期间香港日出康城小区晃动的住宅楼。

另据报道,2010年9月台风“凡亚比”期间,台北101大楼发生了晃动。

除台风外,地震也是高楼晃动的一大原因。2015年4月20日台湾花莲东部近海发生6.3级地震时,101大楼内阻尼器也发生了晃动。

2011年3月11日,日本东北部太平洋海域发生9级地震时,不少日本网友都拍摄到了高楼摇晃的画面。

日本地震时高楼晃动(动图有加快,实际上晃动较慢)

半岛新闻综合整理 素材来源:海报新闻、南都周刊、澎湃新闻等

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