高处不胜“震”——抖动的赛格大厦是危楼?
来源:科学辟谣 时间:2021-06-23

流言:

        一千三百多年前,李白在“高百尺”甚至“手可摘星辰”的危楼上表示,不敢大声说话,怕扰到天上的神仙;反观当下,动辄二三十层的高楼对于现代都市人来说早已司空见惯。在一幢幢摩天大楼里,我们如履平地、谈笑风生。当然,有一个前提,那就是这楼得牢固!这不,深圳福田区华强北的赛格大厦,随便晃了几下,就把里面的商户们吓得不轻。真不是大家胆子小,在寸土寸金的特区深圳能够称得上第二高地标建筑的赛格大厦总高355.8米,总建筑层79层(地上75层,地下4层),如果是李白在世,恐怕连气儿都不敢喘了,这一晃可不是开玩笑的,换谁谁都怕!很多人会担心,赛格大厦会不会变成危楼了?

真相解读:

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       一千三百多年前,李白在“高百尺”甚至“手可摘星辰”的危楼上表示,不敢大声说话,怕扰到天上的神仙;反观当下,动辄二三十层的高楼对于现代都市人来说早已司空见惯。在一幢幢摩天大楼里,我们如履平地、谈笑风生。当然,有一个前提,那就是这楼得牢固!这不,深圳福田区华强北的赛格大厦,随便晃了几下,就把里面的商户们吓得不轻。真不是大家胆子小,在寸土寸金的特区深圳能够称得上第二高地标建筑的赛格大厦总高355.8米,总建筑层79层(地上75层,地下4层),如果是李白在世,恐怕连气儿都不敢喘了,这一晃可不是开玩笑的,换谁谁都怕!

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01

摩天大楼鳞次栉比  

高度却绝非随心所欲

       有一点大家可以放心:按照建筑结构设计规范进行设计的建筑物,都是安全的。

       摩天大楼的“身高”有没有限制?这在国家标准规范中是有限定的。我国幅员辽阔,根据与地壳断裂带的距离及震后伤亡损失程度,将各个地区划分为不同等级的设防区域。不同设防等级区域内,当采用不同结构形式的建筑,规范有建议最大适用高度。以深圳7度抗震设防区为例, A级高度建筑框架结构体系最大适用高度50米,框架剪力墙结构体系为120米,筒体结构为150米,巨型结构体系则为180米等等。

       同时规范也对建筑的最大高宽比进行了限制,如7度抗震设防区的框架体系最大高宽比为4,框架剪力墙结构体系最大高宽比为6,筒体结构体系最大高宽比为7,巨型结构体系最大高宽比8等等。从标准规范角度来说,不同区域、不同的抗震设防烈度标准下,建筑的高度及高宽比都是有明确限制的。

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       从科研理论上而言,随着建筑材料及设计方法的不断发展,建筑高度的技术限制是可以不断被突破的。

02

赛格大厦的超级抖动

很可能由顶层桅杆所引起

       5月25日中午,哈工大(深圳)城市与土木工程防灾减灾实验室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,各项数据结果如下:

       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0.006m/s²,小于0.25m/s²的规范允许值。

       从上述监测数据分析,赛格广场大厦结构震动的幅值比较小,未超出相应国家标准要求;结构振动频率比较高,属于较高频率低幅值振动,并不会影响大楼的整体安全。

c814c6.图虫创意       从结构体系上分析,赛格广场大厦的顶层天台设计安装了几十米高的桅杆,通过有限元数值模拟,该桅杆的动力学自振第一频率是1.6Hz;第二频率是1.9 Hz;第三频率是2.1 Hz,而对赛格广场大楼实测的晃动频率值很接近桅杆的第三频率(2.1Hz)。从理论上计算,1.3米直径的圆形桅杆涡激共振临界风速约为12m/s,而赛格广场大厦顶层的超声风速仪实测的最大风速约为10m/s,圆形桅杆安装于顶层之上几十米,其风速还会大于顶层风速,因此,圆形桅杆处风速很可能达到了临界风速。由此可以推测,导致大楼振动的主导原因中,顶层桅杆涡激共振的可能性很大。

       高层建筑结构设计中规定,楼盖结构应具有适宜的舒适度,楼盖结构的竖向自振频率不宜小于3.0 Hz,竖向振动加速度峰值不应超过规范的限值。这个楼盖的竖向加速度可按经验公式计算、试验及数值模拟等方法来确定。从设计规范的角度出发,需要考虑到结构振动频率的舒适度问题,实际建设中,也应从建设成本、设计目标等角度综合考虑。当然,设计也不是万能的,无法涵盖到建筑使用周期内所有可能遇到的偶然情况,比如特殊极端的天气等。

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03

什么地方盖什么楼 

建筑选址有要求

       很多“居于高楼心不安”的人,最担心的一个问题就是:在几十层高的楼里工作生活,一旦发生地震灾害可咋办?

       首先,建筑抗震设计规范中对建设选址的危险地段有明确规定,是指地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表位错的部位。比如在汶川地震中,危险地段发生次生地质灾害导致了建筑破坏、甚至被掩埋的严重后果,未来在这些地区就不太可能盖特别高的建筑。

       规范特别强调,建筑要避开发震断裂附近而且可能引发滑坡、崩塌等具有双重危险的地段,严禁在危险地段建造甲、乙类设防的建筑。所以从规范设计的角度考虑,并不是所有地方都满足建筑的选址条件。

       在规划选址时,条状突出的山嘴、高耸孤立的山丘、非岩石的陡坡、河岸和边坡边缘基岩外露的地段都不适合选址,高坡上的建筑震害明显,应尽量选择地势开阔平坦、土层坚硬厚实、土质均匀等地质条件,同时注意避开对抗震不利的地段。

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05

身居高楼 

紧急避险常识要牢记心间

       此次赛格广场大厦最初发生楼体晃动的时候,其中的商户第一反应都是——地震了。虽然后来证实与地震无关,但是对于生活、工作在高层建筑中的人们来说,一旦发生地震,如何及时安全地撤离和避险,在关键时刻确实能救自己一命。

       首先来说,按照符合设计规范设计和建造的建筑工程结构,安全性是没有问题的。然而尽管如此,地震发生时,正确的防护对于保证生命安全、减少人员伤亡也是至关重要的。生活中应该做到提前了解所在建筑的逃生通道在哪里,如何从自己常处的位置到达逃生通道的路线,附近有哪些消防工具可以使用。哪怕是出差和旅行入住高层酒店时,也应该第一时间对楼层的逃生路线做到心中有数。

ce7fa9.图虫创意       在主震来临的时候,在室内应临时避震,这时可以尽量选择待在结构为三角形的安全区域内,比如坚实的家具旁、书桌下,或者卫生间等承重墙多并且跨度小的区域,这些地方在建筑墙体倒塌时可以提供较为安全的空间。

       在十几秒的主震后,抓紧时间寻找机会疏散到室外空旷开阔安全的区域。如没有机会脱险自救,应尽量减少体力消耗,等待救援人员。从结构工程师的角度分析,我们应对建筑工程建立结构健康监测系统,针对不同工程,实时监测关键的结构安全力学指标,在结构安全到达临界值前及时提出预警。

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辟谣

林煌斌 教授 同济大学工学博士 硕导 福建省土木建筑学会理事会理事

复核

陈 星 同济大学建筑设计院 高级工程师 国家一级注册结构工程师

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