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實地探訪“濟南第一高” 揭秘摩天大樓的穩定神器
發佈時間:2021-05-20 17:09:48 | 來源:大眾網 | 作者:沈童 劉琛 | 責任編輯:高靜

  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。5月19日,大眾網·海報新聞記者就此採訪了相關人士。

賽格大廈

  賽格大廈發生震顫引發關注 調查認為多種因素耦合

  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,還有地鐵運作(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。

  此外,有業內人士根據現場情況做了幾方面推測:首先是風振效應,所謂“風振效應”就是高層建築和高聳構築物在風的作用下産生一種漩渦而形成的脈動效應;其次,是地基土壓改變或低頻振動,即樓底有三條地鐵線路交匯,地鐵會帶來低頻振動,地鐵的震動剛好達到了建築的固有頻率,然後就晃悠起來了;第三則是阻尼器達到位移極限,一般來説,在正常的風壓狀態下,距地面高度為10米處,如風速為5米/秒,那麼在90米的高空,風速可達到15米/秒。若高達300-400米,風力將更加強大,即風速達到30米/秒以上時,摩天大樓會産生晃動。要確保安全,還必須考慮居住上的舒適性,在遇較大風力或地震時能減小建築物的搖晃。因此,被譽為“定樓神球”的調諧品質阻尼器廣泛應用開來。但是阻尼器振子位移有極限,如果在某一方向超過極限,則特定方向沿線的振動衰減效果變差。

  “定樓神球”的調諧品質阻尼器有何作用?所有摩天大樓上都有嗎?

  綠地集團山東區域管理總部技術研發部總監助理吳巍向記者介紹,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。

  但事實上,就目前國內的超高層建築來説,基本能夠抵禦的風力大概在13級左右,也就是説,一般風力對於超高層建築的主樓影響微乎其微。吳巍告訴大眾網·海報新聞記者:“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臺和風洞試驗,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品質阻尼器,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。

調諧品質阻尼器

  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,確實會增加調諧品質阻尼器,如台北101大廈。通俗講,就是在建築上增加一些品質非常高的、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。

  “濟南第一高”如何保持穩定性?

  在山東省濟南市普利街、順河東街與共青團路三角交匯處的濟南綠地普利中心(以下簡稱“濟南綠地中心”),總高度303米,封頂時是山東省第一高樓,同時也是山東省第一座封頂的300米以上建築,2015年投入使用。

(濟南綠地中心 )

  據吳巍介紹,綠地中心整體呈現三角結構,主塔樓結構為鋼混組合框筒結構體系,核心筒為混凝土結構,外框柱為鋼管填充混凝土柱,框架和樓面梁均為鋼結構,樓面採用壓鋼型鋼板樓面;核心筒結構平面形狀是六邊形,在六個轉角處埋置有勁性鋼骨柱,分別和外伸鋼梁及外框架柱剛接。“如此一來,當遇到大風天氣時,該建築就形成了兩層防線,一個中間的核心筒減力墻結構,另一個則是六根鋼管混凝土柱。假如內部減力墻發生一些破壞,那麼外部的第二道防線也能夠抵抗住外力的影響。”

綠地中心建築設計具備兩道防線

  關於此類超高層建築的性能化設計方面,吳巍表示:“一般情況下,綠地中心能夠抵抗13級大風和9級以下地震,可以做到一般情況建築完好無損,特殊重大自然災害(如地震、颶風等)可以做到輕度損壞,但不影響人員疏散,建築本身修復後經檢測鑒定合格後可繼續使用。”

  那麼,在施工過程當中,如保證超高層建築的品質安全?吳巍告訴大眾網·海報新聞記者:“此類高層建築在施工期間會放置臨時支撐以保持結構的穩定性;同時,增加健康監測系統,就像平時我們的體檢或者在做心電圖時,在人體身上戴的檢測晶片一樣,建築物有任何細微的變動,系統就會進行報警。”

  濟南在建CBD項目層高將超400米,如何做到安全、穩定?

  此外,記者還關注到,濟南在建的位於CBD核心區的山東國際金融中心(IFC)同樣是綠地集團的承建項目。建成後,它將成為山東首座超過400米的超高層建築,也將取代綠地中心成為“濟南第一高”。那麼,該項目的安全性、穩定性又如何呢?

山東國際金融中心效果圖

  吳巍告訴記者,山東國際金融中心經過地震振動臺和風洞試驗,在模擬各種不利情況,取最不利工況下進行設計,建築安全性和穩定性均滿足要求,同時建築的舒適性在業內也是領先水準。

  根據國家規範要求,房屋高度不小于150米的高層混凝土建築結構應滿足風振舒適度要求。在現行國家標準《建築結構荷載規範》規定的10年一遇的風荷載標準之下,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。結構頂點的順風向和橫風向震動最大加速度可按照現行行業標準《高層民用建築鋼結構技術規程》的有關規定計算。

  據吳巍介紹,山東國際金融中心(IFC)主塔樓主體結構採用核心筒鋼板墻加鋼筋混凝土施工,外框柱採用十字鋼柱加鋼筋混凝土施工,主體剛度滿足設計要求,有效抵禦風荷載;主塔樓前期方案設計和實時控制滿足計算要求,且外立面較多佈置切角裏面造型及高層退臺處理,從而可以更好地分擔抵禦風荷載;此外,山東國際金融中心主塔樓的頂點風振加速度限值及風洞試驗結果均滿足要求。

  超高層大樓搖晃,是品質問題還是正常現象?

  值得一提的是,現如今,高層建築不僅僅限于商業樓體,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問品質問題,還是風大引起的正常晃動呢?

  網友提出疑問:如何分辨是建築品質問題還是正常現象

  吳巍介紹道:“在建築行業規範當中,最低底線是保證品質安全,因此大部分建築的品質安全是有保障的,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。”(大眾網·海報新聞記者 沈童 劉琛 濟南報道)

 

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