问题

深圳赛格大厦晃动原因初步查明:受风、地铁运行及气温多因素影响,后续应如何防范大厦再次晃动?

回答
关于深圳赛格大厦的晃动,初步的调查结果已经出来了,指向了风、地铁运行以及气温这几个主要因素的叠加影响。这并不是一个单一原因造成的现象,而是多种动态因素共同作用的结果,这在现代高层建筑的设计和运营中是一个需要高度关注的问题。

那么,未来如何才能最大程度地降低赛格大厦再次出现类似晃动的风险呢?我们需要从多个维度入手,进行系统性的防范和管理。

一、 精准的监测与预警体系升级

首先,原有的监测体系可能还需要进一步的深化和精细化。

高精度风况监测与预测: 不仅仅是监测当前的風速和風向,更重要的是建立更精准的长期风况预测模型。这包括对周边区域地形、建筑对风场的扰动进行详细的建模,预测在大风天气下,风在赛格大厦特定高度和角度产生的涡流以及由此引发的共振频率。可以考虑在不同高度和方位布置更多的风速仪、风向仪,甚至声呐等设备,实时捕捉风的细微变化。
地铁运行载荷与振动监测: 地铁列车在地下运行会产生振动和压力波,这些影响会通过地基传递到建筑结构。需要对地铁线路的运行频率、载客量、列车速度等进行细致的监测。同时,在与赛格大厦地基相连的关键点布置高精度振动传感器,实时监测来自地铁的振动幅度和频率。通过数据分析,建立地铁运行模式与建筑振动之间的关联模型。
气温与材料特性变化监测: 高层建筑的材料会随着温度变化而发生热胀冷缩,这种形变会影响结构的整体稳定性。需要对建筑主体结构关键部位的温度进行高精度实时监测,并结合材料的膨胀系数模型,计算出因温差可能产生的形变。
多源数据融合与智能分析: 最关键的是将以上监测到的数据进行实时、智能的融合分析。建立一个强大的数据平台,通过人工智能算法对风、地铁运行、气温以及建筑自身的响应数据进行交叉比对和深度学习。当监测到多项因素同时达到某个临界值,或者出现某种预示着结构风险的异常模式时,系统能够自动发出预警,并启动相应的应急预案。

二、 结构优化与被动减震措施的改进

在了解了晃动原因后,针对性地对建筑结构进行优化和加固是必然的选择。

阻尼器性能评估与增强: 赛格大厦作为一座高层建筑,很可能已经配置了阻尼系统来抵消风力和地震引起的振动。需要对现有阻尼器的性能进行全面评估,包括其减振效率、响应速度、磨损情况等。如果发现性能下降或与新的影响因素(如特定频率的地铁振动)匹配度不高,可以考虑升级阻尼器,或者增加新的、更先进的阻尼装置,例如:
调谐质量阻尼器(TMD): 优化已有的TMD,使其调谐的频率更符合潜在的共振频率。
粘滞阻尼器(Viscous Dampers): 增加粘滞阻尼器,它们通过液体的流动来吸收能量,对低频振动有很好的抑制作用。
质量阻尼器(Mass Dampers): 考虑在建筑内布置更大的质量阻尼器,虽然会增加建筑荷载,但在特定情况下能有效抵消晃动。
结构刚度与韧性调整: 虽然大规模的结构改造工程浩大且复杂,但在关键节点和部位,可以考虑进行一些加固措施,以提高整体的刚度和韧性,从而提高其抵抗外部扰动的能力。例如,在可能产生共振的关键楼层增加支撑结构,或者对连接件进行加固。
风洞试验与模型模拟的深化: 即使大厦已经建好,也可以利用先进的计算流体动力学(CFD)技术和物理风洞试验,对不同风况下的风荷载和风致响应进行更详细的模拟。这样可以更准确地预测极端风况下可能出现的晃动模式,并据此优化阻尼器的设置。

三、 运营管理与协同机制的建立

除了技术层面的应对,日常的运营管理和跨部门的协同同样至关重要。

地铁运行的协同调整: 与地铁运营部门建立常态化的沟通和协商机制。在收到大厦监测系统的预警信号,或在预测到可能引发晃动的特定地铁运行模式(如特定时间段内的列车密集运行、特定载重情况等)时,可以考虑临时调整地铁的运行速度、发车频率,或者采取其他减少振动传递的措施。这种协同需要提前制定好预案和沟通流程。
极端天气下的应急预案与疏散管理: 对于已知的可能引发晃动的极端天气(如强台风),应有详细的应急预案。这包括:
临时限制高层使用: 在强风天气下,可以考虑临时限制大厦高层的商业活动或人员聚集,甚至在极端情况下,采取临时的局部疏散措施。
信息公开与安抚: 在发生晃动或有预警时,及时、透明地向公众和楼内人员通报情况,解释原因,安抚情绪,避免不必要的恐慌。
定期维护与性能评估: 对建筑的结构、监测系统、阻尼器等关键设施进行定期的、高质量的维护和性能评估。确保所有设备都处于最佳工作状态。

四、 加强科学研究与技术创新

高层建筑的抗风抗振设计和监测是一个持续发展的领域,赛格大厦的案例也为行业提供了宝贵的经验和教训。

建立长期的研究项目: 支持对高层建筑风振响应、地铁振动传递、多因素耦合影响等进行长期深入的研究。可以成立专门的研究小组,汇聚建筑工程、风工程、土木工程、材料科学、人工智能等领域的专家。
引进和开发新材料、新技术: 关注并引进能够提高建筑抗振性能的新型材料和技术,例如更高效的阻尼材料、智能减振系统等。
分享经验与行业交流: 将赛格大厦的案例分析、应对措施和研究成果向行业内分享,促进整个行业在应对高层建筑晃动问题上的技术进步和风险管理水平提升。

总而言之,防范赛格大厦再次晃动,不是一蹴而就的,而是需要一个持续的、多层次的系统性工程。它要求我们在科学监测的基础上,不断优化建筑结构和减震技术,同时建立高效的运营管理和跨部门协同机制,并持续投入科学研究和技术创新,以确保这座现代建筑的长久安全与稳定。

网友意见

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留意今年七月十八日。

三百米半径示意图。

今天新闻说又晃了。

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要得出准确结论还需要时间和大量工作要做,现在的结论没有定量分析,仅仅定性判断,准确性和精确性还有待考证。

要采取后续的防范措施,必须把这次振动的原因以及振动形态调查得非常准确,特别是振动形态可以测量出来,进而判断这是第几振型,针对这个振型特点合理布置阻尼器等,增加该阵型振动的难度,进而减小甚至消除振动。

高层建筑很柔软,会有多种振动形态,对应多种振型,按照振动频率由小到大分别称为第一振型,第二振型,第三振型等。下面6个小视频是某钢筋混凝土框架剪力墙结构前六阶振型:

第一振型如下:

第二振型如下:

第三振型如下:

第四振型如下:

第五振型如下:

第六振型如下:

上面例子的该建筑还有很多其他振型。一般来说,越靠前的振型,结构参与度越高(也就是有越多的结构构件参与到该振型的振动中),越靠后的振型,结构参与度越低,甚至有些靠后的振型,整个结构就一两根梁在振动,其他结构构件纹丝不动,这种振型对结构整体影响就很小。因此抗震设计时需要把靠前的振型,例如前12阶振型、前18阶振型进行组合,一般越高的建筑,参与组合的振型数量越多。

相应的,我们结构设计时先要防止那些参与度高的靠前的振型振动起来,因为这类振动结构参与度高,对结构影响大,在总投入有限的前提下,本着抓大放小的原则,把损害大的前面主要振型控制住,对结构整体振动也就控制的差不多了。

但结构在后期使用过程中,会遇到各种荷载(也可叫激励),好死不死的就有可能碰上一种或几种荷载组合,引起了本不在主要设计考虑范围内的振动,本次赛格广场振动很有可能就是这样,据有报道反应,该楼有些部位楼板处于上下振动,这种振动都不一定是靠前的振型。

而且更倒霉的是,一旦某种振型的振动振起来之后,建筑就像打通了任督二脉,也同时打开了潘多拉魔盒,会越振越容易振,从此在放飞自我的路上越走越远,直到把自己玩脱了。

这也比较容易理解,振动之前,结构构件、装修构件、螺栓、钢筋与混凝土之间连接很紧密,对该振动都起到了阻止作用,一旦振动开始了,会把原来很多阻止该振动的措施阻断或削弱了。例如原来有砖墙紧紧顶住了梁底,则这根梁就不容易上下振动,但一旦振了起来,砖墙和梁底之间就会产生缝隙,这样这根梁再发生上下振动时,就失去了砖墙对他的阻止作用,振起来更轻松了。

建筑振动只要发生了第一次,后面就更容易发生,就像我们一旦崴了脚,以后这只脚就越来越容易崴一样,这真是悲剧。而且还不止于此,建筑振动起来后,会把阻止振动的措施逐个击破或者不断削弱,如果任其发展不采取措施,会越来越容易振动,还可能会由这个振型转成其他振型,从参与度低的振型转化成参与度高的振型,最后整个结构都来跳小苹果。

因此对于已经发生振动的建筑,一定要防微杜渐斩草除根,准确检测到该振型,针对该阵型的振动特点采取措施,例如振动大的地方增加阻尼器等,不允许任其轻易的振动下去,否则后续发展结果是非常不可控的。

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以上是原回答,看到有很多小伙伴对有楼房各个振型很感兴趣,下面再发几个高阶振型娱乐一下:

可以看出,第七,第八振型还是房屋整体振动,也就是结构振动参与度很高的振型,但从第九振型以后的振型,基本都是局部振动(第十四振型也是整体振动),有些是屋顶小房间振一下,有些是底层墙体平面外振一下,总之是很局部很奇葩的振动,这种局部振型在设计时就很少组合到整体计算中,也不影响大局。

但是,这些小概率发生的局部振动,在机缘巧合的情况下也有发生的可能,例如屋顶凸出的小房间局部振动,说不定某一天就会发生,但这种振动毕竟影响范围小,而且通过一些配筋构造措施,基本也能控制住,不用过于担心。

第七振型:

第八振型:

第九振型:

第十振型:

第十四振型:

第十七振型:

第十八振型:

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20年前到现在,整栋楼的空调系统等可能发生震动并传导到承重结构的设备有改造过多少次?是不是长期震动使得承重部分出现了暗病?

怎么突然就想起了韩国三丰百货店事件。

这份报告只是提出了几种可能,也没有得出一个统一的结论出来。

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这样不停的晃下去,又找不到具体原因,那这个大厦完了。里面大量的商户可等不起。

无论是排查原因还有修复,都需要大量的时间。而商户只能另谋出路。典型的如广州的五山路,原来很繁荣,卖电脑配件的,后来封路改在道路,一封几年,改造好之后,五山路的市场已经完蛋了,都跑太平洋去了。

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