半島聚焦丨賽格大廈晃動原因待明!「青島第一高」如何保持安全?揭秘摩天大樓的「穩定神器」

2022年09月19日20:38:03 熱門 1341

5月18日下午,深圳華強北的79層地標大廈賽格大廈突發樓體搖晃引發了關於超高層建築安全性和穩定性等相關問題的熱議。

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阻尼器故障?混凝土缺陷?

土木工程師分析高層建築晃動原因

公開資料顯示,1999年建成完工的賽格大廈是我國較早的一批超高層建築,高355.8米,總建築層79層,地上75層,地下4層,總建築面積達17萬平方米,是深圳華強北的地標性建築。

此事件發生後,相關單位、科研機構專家形成了賽格廣場大廈振動的初步調查結果。經廣東省市專家研判,初步認為:一是深圳賽格大廈繫上下震顫而不是左右擺動;二是造成震顫的原因是多種因素耦合,主要是風的影響,還有地鐵運行(兩條地鐵從樓下經過)和溫度的影響(近兩天氣溫升高,溫差達8度,對鋼結構影響大);三是經專家現場踏勘和會商研判,賽格大廈主體結構是安全的,內部結構堅固,各種附屬設施完好。上述調查結果是初步結論,具體原因仍待專家組進一步勘測。

一名土木工程方面的業內人士就高層建築的原因,向媒體分析了以下四種可能:

一是如果該大樓有阻尼器,或因阻尼器產生故障,不能有效抵消風致晃動。但目前暫不能確定該大樓是否有阻尼器;

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台北101大廈安裝的阻尼器。圖據theconstructor.org

二是結構的整體剛度產生變化。如果附近有其他施工作業,可能使賽格大廈的地基受到了擾動;

三是賽格大廈採用的是鋼管混凝土的結構。該結構有一些明顯缺點,需把混凝土注入相對細小的鋼管。如果操作不當或者檢查不及時,則會出現鋼管中核心混凝土的缺陷,主要表現為孔洞,脫空和蜂窩。這些缺陷的產生也將會導致整體結構剛度變化;

四是類似於去年虎門大橋的晃動,大樓跟風產生了共振。

該名業內人士介紹,高層建築普遍存在晃動的情況。他舉例,例如紐約世貿中心,在春季颳風時,通常搖晃偏離中心15厘米~30厘米,在強颶風作用下,位移可達1米,設計按最大風力下的最大偏離為1.2米。

對抗高樓晃動靠什麼?阻尼器!

所有摩天大樓上都有嗎?

高樓晃動時,阻尼器往往會起到巨大作用。

某大型國有建築公司設計負責人介紹,目前國內很多高層建築都有應用阻尼器,以減少可能的晃動對大樓內人員的影響。上海中心做了個1000噸的阻尼器,放在頂層。

綠地集團山東區域管理總部技術研發部總監助理吳巍向媒體記者介紹,能夠造成超高層建築移動主要來自地震荷載和風荷載兩方面原因。

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阿聯酋迪拜帆船酒店阻尼器安裝位置。圖據theconstructor.org

但事實上,就目前國內的超高層建築來說,基本能夠抵禦的風力在13級左右,也就是說,一般風力對於超高層建築的主樓影響微乎其微。吳巍介紹:「之所以大風不會對建築造成毀滅性破壞,是因為超高層建築一般會經過地震振動台和風洞試驗,模擬地震和風的作用,在後期設計大樓時也會設有幾道防線。」

「以濟南目前的第一高樓——濟南綠地普利中心為例,吳巍表示,雖然該建築沒有安裝調諧質量阻尼器,但其本身就具備兩道防線,同時設計又增加了很多加強措施。因此,基本可以保證50年一遇的大風沒有任何問題,百年一遇的大風可能會有短暫不適,但安全沒有問題。

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調諧質量阻尼器

而對於上文所提到的阻尼器問題,吳巍表示:「在一些比較老的超高層建築上,確實會增加調諧質量阻尼器,如台北101大廈。通俗講,就是在建築上增加一些質量非常高的或非常大的圓球,通過空間晃動將能量消減掉。但目前,就山東地區而言,超高層建築靠自身的抗力能夠解決這個問題。而台灣、深圳等南方地區由於地震、颱風、颶風頻發,可能需要在建築物上增加一些額外的措施。」

此外,對於深圳賽格大廈晃動問題,吳巍認為也可能是存在共振原因。

青島「第一高」如何保持穩定?

裝有世上首個非規則水箱的液態阻尼器

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防強風是超高層建築不可避免的話題,尤其是青島夏季多風,以369米高度問鼎「青島第一高樓」的海天中心是採用的哪種手段來消除風對項目的影響的呢?據報道,為了盡量消除風對項目的影響,項目團隊對標學習,跑遍了世界各地,先去上海環球金融中心、上海中心考察參觀,又飛到加拿大專門進行阻尼器試驗。

最終,結合海天中心建築本身的布局與功能,在T2塔樓頂部設置了被動型調諧液態阻尼器,這是世界上首個非規則水箱的液態阻尼器。通過水箱內波浪的往複運動產生慣性力,達到吸能減振目的,即使在較大風振條件下,依然能有效保障大樓的安全和穩固,滿足未來入住者對舒適度的最高要求。

超高層大樓搖晃,

是質量問題還是正常想像?

現如今,高層建築不僅僅限於商業樓體,不少住宅項目也被設計成超高層建築。因此,有不少網友提出疑問,對於高層建築晃動現象,如何分辨是建築物真的存在質量問題,還是風大引起的正常晃動呢?

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網友提出疑問:

如何分辨是建築質量問題還是正常現象?

吳巍介紹道:「在建築行業規範當中,最低底線是保證質量安全,因此大部分建築的質量安全是有保障的,一般要求建築物結構頂點的順風向和橫風向震動最大加速度計算值不應超過0.25m/s²。但人是非常敏感的,如果加速度達到0.1m/s²~0.15m/s²,人就會感覺到不適,因此在設計建築時還要考慮到人的舒適度的問題。如此一來,對建築又額外的增加了滿足人們對於舒適度的要求。」

那些曾經在風中「搖擺」的高樓

近年來發生的高樓搖晃事件中,地震和颱風是主要原因。

2018年9月「山竹」颱風期間,深圳香港多處大樓發生了搖晃。「山竹」颱風是35年來對深圳影響最大的颱風,登陸時最大風力14級(45米/秒)。

颱風影響,深圳最高樓平安金融中心也發生了搖晃。「根據監測數據推算,塔頂擺幅不超過30厘米(單側),不到設計值的50%。」平安不動產深圳分公司工程管理總監姚偉軍接受媒體採訪時曾表示,「平安金融中心的抗風設計為可應對100年一遇的颱風,也能應對平均風速為60米/秒,陣風風速最高至80米/秒的颱風。在此模擬情景下,塔頂(600米位置)擺幅(單側)計算值為67厘米。」

山竹颱風期間,香港日出康城小區的樓房也被吹得晃來晃去。日出康城位於香港將軍澳海邊,小區層高在50層左右。

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山竹颱風期間香港日出康城小區晃動的住宅樓。

另據報道,2010年9月颱風「凡亞比」期間,台北101大樓發生了晃動。

除颱風外,地震也是高樓晃動的一大原因。2015年4月20日台灣花蓮東部近海發生6.3級地震時,101大樓內阻尼器也發生了晃動。

2011年3月11日,日本東北部太平洋海域發生9級地震時,不少日本網友都拍攝到了高樓搖晃的畫面。

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日本地震時高樓晃動(動圖有加快,實際上晃動較慢)

半島新聞綜合整理 素材來源:海報新聞、南都周刊、澎湃新聞

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