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深圳賽格又晃了!揭秘超高建築:抗震防晃,那個低調不顯眼的神器

賽格又晃了?該如何防範,值得大家深思

是的,繼5月18日的晃動後,5月19日的深圳賽格大廈,又出現晃動了!

深圳賽格又晃了!揭秘超高建築:抗震防晃,那個低調不顯眼的神器

專家們,從昨天(5月18日),晃動發生後,就已第一時間對大樓的安全,進行了全面檢測與排查。真正導致賽格大樓晃動的原因,等待官方通報為準!

而趁著這個契機,我們一起深度科普、簡要剖析一下:

建築結構設計師們,是

如何讓那些超高層建築

,當遭遇不期而遇的應力、或無可避免的外界因素,導致其自身

發生抖動

時,

最大程度地保全自己

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那些看似不顯眼的角色,或許會在這些外界干擾抵達的時候,會給鶴立群樓的高層建築,將風險與損傷降至最低。

今天重點聊一聊的防抖第一法寶——阻尼器

當超高層建築,因

地震、或

突而奇來的的干擾,比如強風,都很有可能會出現:

大幅度相對運動——搖擺振動!

導致大樓震動這個問題的發生,有時候,你還真無法徹底、完全避免,比如一場地震、又可能是一陣怪風,又或者是隔壁工地轟轟不停地打樁施工,還有可能是地底下呼嘯而過的地鐵,甚至還有可能樓內某小哥貨架突然轟轟摔倒導致的共振……。

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當這些意外發生的時候,那大樓該怎麼去保全自己?跑是應該的,但也別過於慌張,科學上,是有辦法的,這個神器叫做抗振

阻尼!

阻尼,也算是一個物理學的專業術語,英文叫damping,其代表的物理意義,就是讓力的發生衰減,讓運動中的能量耗散。

用大白話來理解:就是阻止你繼續運動的反力,阻尼力也叫減震力!它和促使物體運動的作用力,相除的比值,被稱為阻尼係數。因此,材料的阻尼係數越大,意味著其減震效果或阻尼效果越好。

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用圖來形象表達其工作原理(如上圖):利用帶一定質量的粘滯性物體,去衰減高層建築,特定方向的振動幅度。這個裝置,就叫阻尼器,它在我們日常中可能極不顯眼,有可能是樓頂放滿水的水箱、水池,也有可能是像上圖那樣懸吊的“大鐵塊”式定海神器。

從專業的角度,又分為:調諧質量阻尼、速度相關性阻尼、位移相關型阻尼和位移速度相關阻尼。就是想著各種法子,去防止建築在外力作用下,不得不發生振動的時候,儘可能把各種方向的震動與位移,減到幅度最低。

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超高建築中,它一般存在於哪裡?

而在類似於賽格大樓,這樣的

鋼框架結構的高層建築,在最新的設計規範中,一般結構設計師都會要求:將

調諧質量阻尼器

,安裝在

高層建築結構頂部

比如,國內第一個使用

懸吊式調諧質塊阻尼器

的超高層建築,是我國臺灣省臺北市的1

01大廈

。作為臺灣地區,地標性的建築,它完工於2003年,高度為508米。在高樓頂部中心,就裝載了

世界最大的風阻尼器,外觀是

金色球體

,直徑達

5.5

米,重

680噸

。此阻尼器,不僅為全球最大,也是全球唯一顯露在外,供遊客參觀的。

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而其他大多數呢?大多數都不會顯山露水的!比如,

上海最著名的地標建築——上海環球金融中心,同樣也採用了類似的防風抗震的解決方案。它在自己的

第90層(約395米處),用鋼索懸吊著兩個,每一個重達

150噸的

配重物體。

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一旦強風來襲的時候,該

裝置會利用感測器,測算出風力大小和建築物的搖晃程度,然後智慧地控制著彈簧、液壓裝置,實現對配重物體反方向運動,從而控制減緩建築物的搖晃程度。

相比這些好看先進的比較土豪的做法,也有些大樓就設計得比較實用了!比如,

深圳的地王大廈和廣州標的建築“廣州塔”,都是在高層樓頂位置,放置了一大缸的水池,來實現阻尼器功能(TLD),特別是抗風和搖擺晃動方面,你可別小瞧它的作用,往往會給你意外驚喜。就算是地震來襲,用了這一措施的高層

建築,比那些沒用的,科學實驗資料表明:建築的移動角位移會減少

50%

,移動擺到的角加速度也會硬生生把它降低

30%

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所以,在高層建築辦公和居住的你,也千萬別害怕大樓會搖晃!特別是如今的建築設計,對超過一定高度的地標性建築,也有著無比嚴格的設計規範。唯一可惜的是,這些考慮比較周全的新設計規範,大多數都是在2000年之後,才被設計師們重點研究與重視。

但就算沒有硬性指標的要求,比如深圳早期的第一高樓——地王大廈,雖竣工於1996年,但也出乎大家意料地,提前考慮了這個因素,並結合了消防水池和高層泳池的兩個實用性角度出發,巧妙地實現了類似的阻尼器功能。

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賽格大樓,它的阻尼神器,失效了麼?

作為

世界上

最高的鋼管砼結構建築

,光

用鋼量,就足足

22905噸,這種新穎的設計,在當時來說,確實對設計和施工來說,是一次很重大的考驗。且它竣工的時間點是1999年,換言之,很有可能,如今應用最廣泛的

阻尼器設計技術,有可能沒直接應用於設計方案中去。

所以,在抗震防風方面,在結構設計時,會不會沒考慮那麼周全?

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特別是賽格大樓抖動門發生後,

一篇名為《深圳賽格廣場建設專案評析》的碩士學士論文的曝出!早在20年前,這位名金典琦的研究生,就針對了該大廈,圍繞著它的建設流程進行一次覆盤。這一論文中,提及的一個很重要的細節:

施工圖滯後,也造成了邊設計邊施工

的現象。

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這一情況,最嚴重的一次,也出現在大樓頂部的天線實際安裝方面,當施工不久後,人們才發現大樓的天線搖擺劇烈。施工和設計單位,才急急忙忙“補鍋”——重新計算相關能引發共振的引數,才重新調整安裝,做了區域性修改……

如今再結合這

第一高的鋼管結構建築之名,很難徹底打消人們對大樓在設計、施工方面所存在的顧慮。

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不過,大家也不必過於擔心,超高層建築,對於我國來說,也不是什麼新鮮事物了!並且,針對於不同地區不同的高樓,早已有過各種的風洞試驗,模擬出不同的風力環境,從而獲得相應的數值標準。比如,大家比較關心的風荷載、抗風設計,也有嚴格的設計規範與要求。

這次,專家的介入,也會給它重新做一次深入的體檢,找出可能存在的薄弱環節,針對早些年沒有考慮到的特殊風況一一填補加強。

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從這個角度來看,這次轟動全國的“大樓晃動門”,並不見得就是壞事!大家也會重新對過往早期建設的大樓的安全性問題,進行一次篩查與摸底,再結合最新的技術,把科學、安全補救措施一一裝載到這些存在風險問題的建築中去!

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從這個角度來看,這些小小阻尼器,或許有很大的意義。