專家認(rèn)為，桅桿風(fēng)致渦激共振是引發(fā)大廈有感振動(dòng)的主要外因，大廈及桅桿動(dòng)力特性的改變，是引發(fā)大廈20余年后才發(fā)生有感振動(dòng)的主要內(nèi)因。
7月14日，深圳有關(guān)單位負(fù)責(zé)人和專家就“5月18日深圳賽格廣場(chǎng)大廈振動(dòng)事件”進(jìn)行了情況說(shuō)明。經(jīng)過(guò)大量的檢測(cè)、試驗(yàn)、分析論證及多方復(fù)核、鑒定，專家認(rèn)為，賽格廣場(chǎng)大廈在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)和正常使用情況下主體結(jié)構(gòu)是安全的，可以繼續(xù)使用。
對(duì)于振動(dòng)原因，專家認(rèn)為，桅桿風(fēng)致渦激共振是引發(fā)大廈有感振動(dòng)的主要外因，大廈及桅桿動(dòng)力特性的改變，是引發(fā)大廈20余年后才發(fā)生有感振動(dòng)的主要內(nèi)因。
新京報(bào)記者注意到，之前網(wǎng)上賽格廣場(chǎng)大廈晃動(dòng)的視頻中可以看到，樓頂?shù)膬筛U在風(fēng)中擺動(dòng)，大廈也有肉眼可見的晃動(dòng)。那么，高層建筑上的桅桿有何作用，是否可拆？“桅桿風(fēng)致渦激共振”又是如何發(fā)生的？什么樣的建筑容易產(chǎn)生共振現(xiàn)象？對(duì)此，新京報(bào)記者采訪了多名建筑專家和房地產(chǎn)專家。
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疑問(wèn)1
桅桿有什么用，可否拆除？
執(zhí)業(yè)建筑師沈濤介紹，桅桿最初是指船上懸掛帆和旗幟、裝設(shè)天線、支撐觀測(cè)臺(tái)的高的柱桿，后來(lái)建筑行業(yè)桅桿也有避雷或者航標(biāo)的作用。桅桿可以拆除，拆除后在樓體頂部可以重新布置避雷針或者航標(biāo)。
7月14日在回答媒體提問(wèn)時(shí)，深圳專家方面也認(rèn)為，拆除桅桿可以有效解決大廈有感振動(dòng)問(wèn)題，桅桿原有的防雷、航標(biāo)功能可在桅桿拆除后在樓頂重新布設(shè)。同時(shí)，深圳市住建局負(fù)責(zé)人表示，桅桿拆除方案經(jīng)過(guò)了重重把關(guān)，也將于近期實(shí)施。
國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建筑師、中國(guó)建筑學(xué)會(huì)會(huì)員鄭濤也強(qiáng)調(diào)，這種防雷、航標(biāo)功能對(duì)于大廈來(lái)說(shuō)是必不可少的，但可能會(huì)以其他形式存在，這個(gè)很好實(shí)現(xiàn)。
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疑問(wèn)2
桅桿風(fēng)致渦激共振是如何產(chǎn)生的？
那么，專家提到的“桅桿風(fēng)致渦激共振”是什么意思？它又是如何發(fā)生的呢？
沈濤介紹，“桅桿風(fēng)致渦激共振”說(shuō)得通俗點(diǎn)就是高處風(fēng)速較大，風(fēng)吹過(guò)桅桿在周圍形成風(fēng)渦，導(dǎo)致桅桿振動(dòng)，桅桿跟樓體連接的地方因?yàn)橐恍┰虍a(chǎn)生共振，從而帶動(dòng)大樓一起振動(dòng)。
此前，哈工大（深圳）土木與環(huán)境工程學(xué)院副院長(zhǎng)肖儀清教授在接受媒體采訪時(shí)介紹，深圳市氣象局用超聲風(fēng)速儀測(cè)出了大樓的天臺(tái)上的最大風(fēng)速約是10米/秒，考慮到超聲風(fēng)速儀安裝的位置是離樓頂大約兩米左右的高度，桅桿要比樓頂高幾十米，可見，上面的風(fēng)速已經(jīng)超過(guò)了10米/秒。
“相當(dāng)于我把瓶子裝滿水固定在地面上，然后瓶蓋上面扎了一根針，水比較重，所以輕輕撥動(dòng)這根針，這瓶水產(chǎn)生的顫動(dòng)完全不會(huì)引人注意。但是如果稍微用力撥動(dòng)這根針，這根針震動(dòng)比較強(qiáng)烈，可能跟瓶蓋產(chǎn)生共振，一定程度上會(huì)帶動(dòng)整瓶水晃動(dòng)，有點(diǎn)‘四兩撥千斤’的味道。”沈濤說(shuō)道。
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疑問(wèn)3
共振有多大能量或危害？
鄭濤介紹，振動(dòng)現(xiàn)象其實(shí)很常見，只要運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，很多情況下，建筑自身能形成動(dòng)態(tài)的平衡，只不過(guò)平時(shí)振動(dòng)的幅度可能比較小，我們可能很難感覺出來(lái)。
深圳賽格廣場(chǎng)大廈這次的振動(dòng)之所以能夠明顯地被人們感覺到，是因?yàn)檎駝?dòng)的幅度達(dá)到了一定的程度，也就是產(chǎn)生了共振現(xiàn)象。新京報(bào)記者查閱資料發(fā)現(xiàn)，當(dāng)外力的頻率和結(jié)構(gòu)自身振動(dòng)的頻率相同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。
鄭濤介紹，共振現(xiàn)象在日常生活中也有應(yīng)用，比如我們會(huì)盡量避免在過(guò)橋時(shí)齊步走，這樣會(huì)使得橋梁振動(dòng)的幅度逐漸加大，超過(guò)一定程度，就會(huì)出現(xiàn)橋梁坍塌。另一方面，劃龍舟和拔河時(shí)，我們也會(huì)利用大家協(xié)調(diào)一致同步用力產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生最大的作用力。
在此次深圳賽格廣場(chǎng)大廈振動(dòng)事件中，專家通過(guò)調(diào)查得出結(jié)論：在穩(wěn)態(tài)且持續(xù)一定時(shí)間的特定風(fēng)場(chǎng)條件下，大廈桅桿產(chǎn)生了頻率為2.12赫茲的第四階反向位非對(duì)稱渦激共振，激發(fā)了大廈主體結(jié)構(gòu)頻率同為2.12赫茲的高階彎扭組合模態(tài)，進(jìn)而引起大廈主體結(jié)構(gòu)有感振動(dòng)。肖儀清教授在接受媒體采訪時(shí)表示，賽格廣場(chǎng)大廈的情況是不容易出現(xiàn)的。
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疑問(wèn)4
什么情況下容易產(chǎn)生共振？
鄭濤進(jìn)一步指出，共振現(xiàn)象容易發(fā)生在老化的建筑上。“舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)，我買了一輛車，剛開始開著還可以，但過(guò)上幾年可能就不太好開了。建筑也是這樣，一棟大廈就是一部機(jī)器。雖然從外表看上去它是一個(gè)整體，但是內(nèi)部構(gòu)件及其之間的連接十分復(fù)雜。時(shí)間久了，各個(gè)構(gòu)件及其連接的振幅就會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致建筑整體不協(xié)調(diào)，從而產(chǎn)生共振現(xiàn)象，造成一定的損害，達(dá)不到1加1大于2的效果。”
資料顯示，深圳賽格廣場(chǎng)大廈于1996年動(dòng)工修建，1999年9月完工，2000年全面落成，由高級(jí)工程師、著名建筑師陳世民大師設(shè)計(jì)，2001年被評(píng)為“國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)”，是目前世界最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)大廈。大廈總高345.8米，總建筑層79層，地上 75層，地下4層。
深圳專家組調(diào)查后認(rèn)為，大廈使用20余年后，局部樓層壓型鋼板組合樓板及桅桿連接點(diǎn)等累積損傷使結(jié)構(gòu)頻率、阻尼比等動(dòng)力特性發(fā)生了改變，構(gòu)成了此次振動(dòng)的主要內(nèi)因。
廣州知名房地產(chǎn)專家韓世同也認(rèn)為，賽格廣場(chǎng)大廈的建設(shè)年代比較早，在抗震、防風(fēng)方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求可能與后來(lái)的摩天大樓不完全一樣，但很顯然也達(dá)到了抗震、防風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)隔20年，大樓結(jié)構(gòu)等各方面的變化，造成了此次的共振現(xiàn)象。
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疑問(wèn)5
建筑如何避免共振？
韓世同介紹，現(xiàn)在一部分大樓采取了一些可靠的措施，比如去掉桅桿、減少風(fēng)阻。
鄭濤還提到，深圳賽格廣場(chǎng)大廈是傳統(tǒng)的鋼型結(jié)構(gòu)，比較普遍，現(xiàn)在也會(huì)利用一些新型的結(jié)構(gòu)來(lái)避免產(chǎn)生這種共振現(xiàn)象，增強(qiáng)建筑的穩(wěn)定性，最典型的就是迪拜的哈利法塔。
記者查閱資料后發(fā)現(xiàn)，哈利法塔高828米，樓層總數(shù)162層，它獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形成了嚴(yán)謹(jǐn)縝密的幾何形態(tài)，增強(qiáng)了哈利法塔的抗扭性，大大減小了風(fēng)力的影響，同時(shí)又保持了結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)潔。此外，臺(tái)北101、上海環(huán)球、上海中心跟平安金融中心也都安裝了風(fēng)阻尼器，來(lái)減輕風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)。
韓世同提到，對(duì)深圳賽格廣場(chǎng)大廈發(fā)生振動(dòng)的事情，他感觸很深的就是廣東省對(duì)該事件的重視。據(jù)悉，在賽格廣場(chǎng)大廈振動(dòng)事件發(fā)生以后，深圳市第一時(shí)間啟動(dòng)應(yīng)急響應(yīng)，對(duì)大廈內(nèi)人員進(jìn)行有序疏散，每天通過(guò)官方渠道發(fā)布賽格廣場(chǎng)大廈的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。韓世同認(rèn)為，這種做法值得各地借鑒。未來(lái)在建造超高層建筑時(shí)，要把安全放在第一位，對(duì)大樓的抗震、防風(fēng)、消防等方面多加注意。
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