专家解读 | 赛格大厦振动原因

weixin

5月18日，深圳华强北赛格大厦突发振动。赛格大厦还安全吗？超高层建筑的安全如何保障？如何看待摩天大楼的安全系数？对这些问题，社会高度关注。

经过专业机构对赛格大厦的房屋沉降、倾斜率、加速度等情况持续进行实时监测，专家组表示，截至5月25日中午各项监测数据正常，未超出相应标准要求。赛格大厦房屋沉降、倾斜率、加速度监测结果如下：

  · 房屋沉降量在-0.26-0.24mm之间，沉降稳定；

  · 房屋最大倾斜率为0.040%，小于0.2%规范允许值；

  · 房屋最大加速度为0.0060m/s2，小于0.25m/s2的规范允许值。

近几天对于大厦沉降、倾斜等指标的监测数据均在规范允许范围内。目前，由多位院士领衔的专家组及专业机构正在全面加快推进相关监测检测和分析工作。

5月19日，哈工大（深圳）土木与环境工程学院副院长、深圳市重点实验室——哈工大（深圳）“城市与土木工程防灾减灾实验室”副主任肖仪清教授接受深圳卫视采访，从专业人士的角度分析了赛格大厦振动原因，并就如何看待超高层建筑的安全系数进行解读。肖仪清教授同时还是土木工程学会结构与桥梁分会风工程专业委员会委员、振动工程学会随机振动专业委员会理事、中国建筑学会抗震防灾分会结构减震控制专业委员会委员。下面，让我们一起来看看深圳卫视的新闻报道。

目前，从住建部门的通报看，大厦主体结构安全，这个结论是如何得出的？基本可以判断什么事实？

肖教授：我们也了解到他们大厦的工程部及时地响应了这个事件，也召集了好多专业人士现场分析，并且共同的来做出一些研讨和判断，我同事胡卫华副教授从昨天到现在都在现场，做了相关的监测工作。主要的依据是结构震动的幅值比较小。基于这个可以判断出大楼整体还是安全的，虽然结构振动的比较剧烈，这个是因为它振动的频率比较大，但是这种较高频率低幅值的振动，不会影响结构的安全。

赛格大厦有怎样的建筑结构特点，您认为大楼发生振动的原因是什么，都有哪些方面的因素？

肖教授：赛格广场是一个比较典型的一个超高层建筑，因为它的建设时代比较早，所以当时也引起了大家的关注。但是实际上从我们专业的角度来看，赛格广场本身还是一个比较普通的超高层建筑。

本次的振动我们事后来分析，它具有这样的一些事实：大楼本身的基频是0.17赫兹，我们在事后的监测也分析得到了这样的一个结果，但是昨天大楼发生比较强烈振动的时候，它的主要振动频率并不在0.17赫兹，而是在2赫兹左右。

依据我们的专业判断，最有可能是外部有一个2赫兹左右的强烈激振源导致大楼产生这样形态的一个振动。那么，后面我们分析，在大楼天台的桅杆的独立振动有三个主要频率：第一个频率是1.6赫兹；第二个频率是1.9赫兹；第三个频率是2.1赫兹。2.1赫兹所激发起来的振动跟昨天大楼所表现出来的振动是一致的，所以我们是基于这样的一个判断，认为大楼的振动是由于楼顶桅杆的涡激共振所引起的。

我们从现场实测的风速情况，也大致可以做出这样的判断。在大楼的天台上，深圳市气象局安装了超声风速仪，上面显示当时的最大风速大约在10米每秒左右。考虑到它的安装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，所以上面的风速超过10米是很自然的。

桅杆的直径大约在1.3米，基于我们风工程的一些基本理论，我们知道对这样圆形的桅杆，1.3米直径，其涡激共振的临界风速大约在12m/s左右，都是跟现场实测的风速可以有印证关系的，所以才得出这样的一个结论。

能不能请您科普一下曾经发生过振动的高层建筑、桥梁事件，其中涉及哪些科学原理？

肖教授：我先说一下高层建筑，比如说像2018年的台风山竹过来的时候，深圳有好多的高层建筑都产生了比较大的一个振动。

但是实际上这个振动它也不会引起结构的安全问题，这个振动是风的脉动成分激励起工程结构的一个强迫振动的效果。对于像平安大厦这样的一个将近600米高的一个大楼，它在风作用下即便产生一米的位移也仍然是安全的。

第二个就是像我们赛格广场，赛格昨天出现的情况是不常见的，虽然我们可以用工程原理去解释，但不是经常出现的。它是高阶振型被激发起来，而不像一般的大楼的振动，都是低阶振型更容易激发起来。怎么判断低阶振型跟高阶振型呢？

像赛格、平安、地王、京基这样的一些超高层大楼，它的第一振型的周期大约都在5-8秒左右，所以如果是很缓慢的一个振动，主要是低阶振型的一个振动。昨天赛格表现出来的是比较高的一个频率的振动，频率大约是在两个赫兹左右，所以对应着应该是高阶振型被激发，这是高层建筑的两种主要形态。

桥梁也有类似这样的一个振动，但是桥梁的振动，比如说去年的虎门大桥，现在一年已经过去了，大家都是很认可当时专家组所得出的结论，就是因为涡激共振所引起的。但是风工程引起的一些问题，有它的复杂性，针对不同的对象，解释的机理还是比较复杂的，可能需要一些专业知识才可以完全理解。

目前我国各地摩天大楼的建筑水平，防风防震都有什么方面的措施，代表了建筑界的什么实力？

肖教授：高层建筑的大量应用，主要是因为一线城市的地皮越来越紧张，地价越来越贵，所以要高效地利用这些地皮，建造了许多高层建筑。高层建筑的建设应该说技术是成熟的，我们有严格的抗风设计验算，抗震设计验算和抗连续倒塌设计验算。在这些规范化的设计方法指引之下，所设计建造出来的大楼是安全的，这一点希望民众可以放心。

当然不是说它没有问题，它还是存在一些问题。比如说在平时的竖向交通问题，都是各个CBD区、写字楼工作上班的人员经常面对的一个问题。

其次，应急疏散也是一个比较严重的问题，昨天赛格广场出现的应急疏散场面还是比较混乱的。我国相关监管部门已经意识到这一点，这从2016年以后可以看得出来，各个城市的高楼建设刷新纪录的几乎就没有了。自从上海中心建好之后就没有新的高度。建议大家不要再攀比城市的新的天际线。

至于工程结构抗风，一般而言有两个手段。

  · 第一个是抗，我们通过加大关键构件的面积。当然这个是要在合理的抗侧力体系的布置之下，我们可以抵抗住风来的时候，在结构中所产生的效应。

  · 第二个，我们要引入结构控制的概念，一种更为聪明的办法，来减轻风引起结构的振动。大家广为熟悉的就是所谓的风阻尼器，主要是因为台北101、上海环球、上海中心跟平安金融中心，这些都采用了类似的措施，但是应该说除了这种以TMD/AMD为主要形式的风阻尼器之外，还有好多人在采用以消防水箱为主要应用源的一种所谓的TLD技术，就是调谐液体阻尼器技术，这个也会慢慢地被推广采用。

我们应该如何看待这次事件，后续应该如何做确保安全？

肖教授：应该说这个事件还是给我们带来了一些教训的。这个事件出现之后，我们当时不能够拿到第一手结构振动的具体数据，使得我们对外发布相关信息的时候缺少第一手的资料。虽然问题本身对工程造成的影响几乎不产生安全的影响，但是民众对这个并不了解，所以我觉得今后对一些重点工程还是应该要建立他们的监测系统，针对不同的工程对象，它的监测系统可以简单，也可以稍微复杂一些，只是要把一些关键的参量能够进行实时监测，以便真的发生工程事件之后，我们有第一手资料提供给相关的职能部门，让他们统一向外发布，这个发布就不是随口说的，而是有第一手监测数据为基准的，民众也会更相信更信服。这样的职能部门统一发布的一些信息，可以安定民心。

来源：土木吧微信公众号（ID：tumubar），内容来源：岩土新鲜事、哈工大深圳、壹深圳客户端、深圳卫视。