深圳赛格大厦振动事件有了结论

2021年07月16日 11:42 来源:新京报

  7月14日,深圳有关单位负责人和专家就“5月18日深圳赛格广场大厦振动事件”进行了情况说明。经过大量的检测、试验、分析论证及多方复核、鉴定,专家认为,赛格广场大厦在设计荷载范围内和正常使用情况下主体结构是安全的,可以继续使用。 

  对于振动原因,专家认为,桅杆风致涡激共振是引发大厦有感振动的主要外因,大厦及桅杆动力特性的改变,是引发大厦20余年后才发生有感振动的主要内因。

  新京报记者注意到,之前网上赛格广场大厦晃动的视频中可以看到,楼顶的两根桅杆在风中摆动,大厦也有肉眼可见的晃动。那么,高层建筑上的桅杆有何作用,是否可拆?“桅杆风致涡激共振”又是如何发生的?什么样的建筑容易产生共振现象?对此,新京报记者采访了多名建筑专家和房地产专家。

  疑问1 

  桅杆有什么用,可否拆除? 

  执业建筑师沈涛介绍,桅杆最初是指船上悬挂帆和旗帜、装设天线、支撑观测台的高的柱杆,后来建筑行业桅杆也有避雷或者航标的作用。桅杆可以拆除,拆除后在楼体顶部可以重新布置避雷针或者航标。

  7月14日在回答媒体提问时,深圳专家方面也认为,拆除桅杆可以有效解决大厦有感振动问题,桅杆原有的防雷、航标功能可在桅杆拆除后在楼顶重新布设。同时,深圳市住建局负责人表示,桅杆拆除方案经过了重重把关,也将于近期实施。 

  国家一级注册建筑师、中国建筑学会会员郑涛也强调,这种防雷、航标功能对于大厦来说是必不可少的,但可能会以其他形式存在,这个很好实现。 

  疑问2 

  桅杆风致涡激共振是如何产生的? 

  那么,专家提到的“桅杆风致涡激共振”是什么意思?它又是如何发生的呢? 

  沈涛介绍,“桅杆风致涡激共振”说得通俗点就是高处风速较大,风吹过桅杆在周围形成风涡,导致桅杆振动,桅杆跟楼体连接的地方因为一些原因产生共振,从而带动大楼一起振动。 

  此前,哈工大(深圳)土木与环境工程学院副院长肖仪清教授在接受媒体采访时介绍,深圳市气象局用超声风速仪测出了大楼的天台上的最大风速约是10米/秒,考虑到超声风速仪安装的位置是离楼顶大约两米左右的高度,桅杆要比楼顶高几十米,可见,上面的风速已经超过了10米/秒。 

  

  “相当于我把瓶子装满水固定在地面上,然后瓶盖上面扎了一根针,水比较重,所以轻轻拨动这根针,这瓶水产生的颤动完全不会引人注意。但是如果稍微用力拨动这根针,这根针震动比较强烈,可能跟瓶盖产生共振,一定程度上会带动整瓶水晃动,有点‘四两拨千斤’的味道。”沈涛说道。 

  疑问3 

  共振有多大能量或危害? 

  郑涛介绍,振动现象其实很常见,只要运动就会产生振动,很多情况下,建筑自身能形成动态的平衡,只不过平时振动的幅度可能比较小,我们可能很难感觉出来。 

  深圳赛格广场大厦这次的振动之所以能够明显地被人们感觉到,是因为振动的幅度达到了一定的程度,也就是产生了共振现象。新京报记者查阅资料发现,当外力的频率和结构自身振动的频率相同时,会产生共振现象。

  郑涛介绍,共振现象在日常生活中也有应用,比如我们会尽量避免在过桥时齐步走,这样会使得桥梁振动的幅度逐渐加大,超过一定程度,就会出现桥梁坍塌。另一方面,划龙舟和拔河时,我们也会利用大家协调一致同步用力产生共振,从而产生最大的作用力。

  在此次深圳赛格广场大厦振动事件中,专家通过调查得出结论:在稳态且持续一定时间的特定风场条件下,大厦桅杆产生了频率为2.12赫兹的第四阶反向位非对称涡激共振,激发了大厦主体结构频率同为2.12赫兹的高阶弯扭组合模态,进而引起大厦主体结构有感振动。肖仪清教授在接受媒体采访时表示,赛格广场大厦的情况是不容易出现的。 

  疑问4 

  什么情况下容易产生共振? 

  郑涛进一步指出,共振现象容易发生在老化的建筑上。“举个最简单的例子来说,我买了一辆车,刚开始开着还可以,但过上几年可能就不太好开了。建筑也是这样,一栋大厦就是一部机器。虽然从外表看上去它是一个整体,但是内部构件及其之间的连接十分复杂。时间久了,各个构件及其连接的振幅就会发生变化,导致建筑整体不协调,从而产生共振现象,造成一定的损害,达不到1加1大于2的效果。” 

  资料显示,深圳赛格广场大厦于1996年动工修建,1999年9月完工,2000年全面落成,由高级工程师、著名建筑师陈世民大师设计,2001年被评为“国家科学技术进步奖二等奖”,是目前世界最高的钢管混凝土结构大厦。大厦总高345.8米,总建筑层79层,地上 75层,地下4层。 

  深圳专家组调查后认为,大厦使用20余年后,局部楼层压型钢板组合楼板及桅杆连接点等累积损伤使结构频率、阻尼比等动力特性发生了改变,构成了此次振动的主要内因。 

  广州知名房地产专家韩世同也认为,赛格广场大厦的建设年代比较早,在抗震、防风方面的技术标准和要求可能与后来的摩天大楼不完全一样,但很显然也达到了抗震、防风的标准。时隔20年,大楼结构等各方面的变化,造成了此次的共振现象。

  疑问5

  建筑如何避免共振? 

  韩世同介绍,现在一部分大楼采取了一些可靠的措施,比如去掉桅杆、减少风阻。

  郑涛还提到,深圳赛格广场大厦是传统的钢型结构,比较普遍,现在也会利用一些新型的结构来避免产生这种共振现象,增强建筑的稳定性,最典型的就是迪拜的哈利法塔。

  记者查阅资料后发现,哈利法塔高828米,楼层总数162层,它独特的结构形成了严谨缜密的几何形态,增强了哈利法塔的抗扭性,大大减小了风力的影响,同时又保持了结构的简洁。此外,台北101、上海环球、上海中心跟平安金融中心也都安装了风阻尼器,来减轻风引起的结构振动。

  韩世同提到,对深圳赛格广场大厦发生振动的事情,他感触很深的就是广东省对该事件的重视。据悉,在赛格广场大厦振动事件发生以后,深圳市第一时间启动应急响应,对大厦内人员进行有序疏散,每天通过官方渠道发布赛格广场大厦的监测数据。韩世同认为,这种做法值得各地借鉴。未来在建造超高层建筑时,要把安全放在第一位,对大楼的抗震、防风、消防等方面多加注意。 

(责任编辑:黄赛)

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