近日，深(shen)圳市福田區(qu)高(gao)層建(jian)筑(zhu)賽(sai)格大廈(sha)出現(xian)晃(huang)動情況(kuang)備受(shou)關(guan)注。隨著(zhu)我國各(ge)(ge)地的高(gao)層、超(chao)高(gao)層建(jian)筑(zhu)越(yue)來(lai)越(yue)多，建(jian)筑(zhu)物(wu)安全一直是(shi)廣受(shou)熱(re)議(yi)的話題。我國對高(gao)層、超(chao)高(gao)層建(jian)筑(zhu)物(wu)，從(cong)選址、設(she)(she)計、審批到施工、監(jian)理、驗收等，都有很嚴格的標(biao)準和規范。為(wei)防止擺動、抗風減震(zhen)，高(gao)層建(jian)筑(zhu)在設(she)(she)計時也是(shi)各(ge)(ge)出奇招。

　　高層建筑出現晃動正常嗎?

　　建筑晃動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)因有多(duo)種，成(cheng)(cheng)因、所處的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)具體情(qing)況(kuang)都不完全(quan)相同，根據(ju)現有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究，建筑出現晃動(dong)(dong)，多(duo)為(wei)共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)導致。共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)，是(shi)指一(yi)個物(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)，會(hui)帶(dai)動(dong)(dong)另一(yi)個物(wu)體的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)。二者(zhe)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)頻(pin)率越接近，共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)幅度(du)會(hui)越大(da)。當一(yi)幢建筑超過一(yi)定高度(du)時，風(feng)(feng)荷載(zai)(zai)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下(xia)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)建筑響應(ying)，可能比(bi)地(di)(di)(di)震(zhen)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下(xia)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)響應(ying)更(geng)大(da)。建筑在(zai)風(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下(xia)會(hui)產(chan)生(sheng)順風(feng)(feng)向(xiang)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)和橫風(feng)(feng)向(xiang)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)。順風(feng)(feng)向(xiang)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)就是(shi)建筑物(wu)順著(zhu)風(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方向(xiang)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)響應(ying)，是(shi)由風(feng)(feng)荷載(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)脈動(dong)(dong)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)使結(jie)(jie)構產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)受迫振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)。而(er)橫風(feng)(feng)向(xiang)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)則是(shi)由于在(zai)風(feng)(feng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下(xia)，在(zai)建筑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)后(hou)部形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)漩渦，而(er)這(zhe)種建筑后(hou)部兩側漩渦會(hui)以一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率交(jiao)替(ti)脫(tuo)落(luo)，形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)橫風(feng)(feng)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動(dong)(dong)。當這(zhe)種漩渦交(jiao)替(ti)脫(tuo)落(luo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻(pin)率和建筑結(jie)(jie)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固有頻(pin)率接近時，就會(hui)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)現象，就是(shi)所謂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“渦激共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)”。共(gong)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)來源，一(yi)般是(shi)風(feng)(feng)力(li)(li)或地(di)(di)(di)基作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)力(li)(li)，其中，地(di)(di)(di)基作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)來源包括地(di)(di)(di)震(zhen)、地(di)(di)(di)基變(bian)形(xing)(xing)、周圍(wei)施(shi)工作(zuo)(zuo)業等多(duo)種因素(su)，所以建筑在(zai)設計時，會(hui)充(chong)分考慮外力(li)(li)因素(su)導致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晃動(dong)(dong)問題(ti)。

　　建(jian)(jian)筑(zhu)雖看(kan)起來是剛性結構，但實(shi)際蘊含著很多(duo)柔(rou)性設計，本(ben)身(shen)遇(yu)到大風(feng)(feng)(feng)就會晃動(dong)，所(suo)以為了防(fang)風(feng)(feng)(feng)減震(zhen)，需要講究“剛柔(rou)并濟”，通過推力(li)、壓力(li)和(he)水平力(li)，讓(rang)建(jian)(jian)筑(zhu)把外(wai)部(bu)的(de)能(neng)量(liang)“消(xiao)耗”掉。通常，高(gao)層(ceng)建(jian)(jian)筑(zhu)在(zai)設計階段(duan)會根據(ju)(ju)地區的(de)風(feng)(feng)(feng)壓、建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)形狀(zhuang)等(deng)各種數據(ju)(ju)做模(mo)擬(ni)測試(shi)。超高(gao)層(ceng)建(jian)(jian)筑(zhu)一(yi)般還會做風(feng)(feng)(feng)洞(dong)實(shi)驗，把建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)模(mo)型放(fang)在(zai)風(feng)(feng)(feng)洞(dong)里，模(mo)擬(ni)各種風(feng)(feng)(feng)下建(jian)(jian)筑(zhu)物(wu)的(de)擺動(dong)和(he)變形，以便(bian)保障外(wai)力(li)引(yin)發(fa)的(de)晃動(dong)在(zai)高(gao)層(ceng)建(jian)(jian)筑(zhu)安全(quan)范圍內。

　　對抗高樓晃動靠什么?

　　為有效防(fang)止(zhi)建筑物“隨風(feng)起舞”，超高層建筑都是如何(he)實現防(fang)風(feng)減振的(de)呢(ni)?

　　從(cong)建筑設(she)計方(fang)面(mian)(mian)來說，合(he)理的選型有(you)利于抵抗風(feng)(feng)荷(he)載(zai)和地震作用(yong)。建筑的矩形截(jie)面(mian)(mian)靠近邊(bian)緣(yuan)處(chu)的風(feng)(feng)力(li)比中部風(feng)(feng)力(li)更大(da)，采用(yong)更接近流線型的截(jie)面(mian)(mian)，有(you)利于減(jian)(jian)小(xiao)邊(bian)緣(yuan)處(chu)風(feng)(feng)荷(he)載(zai)，進而(er)減(jian)(jian)小(xiao)建筑物(wu)受到的總風(feng)(feng)力(li)。

　　從建(jian)(jian)筑(zhu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)方面(mian)(mian)來(lai)講，要(yao)想建(jian)(jian)造穩固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)筑(zhu)，離(li)不開合理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)。摩天大樓的(de)(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)筑(zhu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)，多為(wei)(wei)下粗上細(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)錐形(xing)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)體型(xing)。杭(hang)州世(shi)紀中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)就以結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)取(qu)勝，以流線型(xing)設計(ji)實(shi)現(xian)風(feng)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)然導流。從遠(yuan)處看，杭(hang)州世(shi)紀中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙塔建(jian)(jian)筑(zhu)形(xing)成了一個(ge)大大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)字母“H”，這是以杭(hang)州拼音首字母為(wei)(wei)藍本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)建(jian)(jian)筑(zhu)，其兩棟(dong)主樓之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)底(di)部為(wei)(wei)跨度(du)約(yue)60米(mi)、高(gao)度(du)約(yue)22米(mi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)連橋(qiao)。杭(hang)州世(shi)紀中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)體系(xi)充分利用(yong)了剛性核心(xin)筒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)阻(zu)尼和(he)質量(liang)(liang)特(te)性，并采用(yong)延性周邊抗彎框(kuang)架以分別減(jian)少動態風(feng)力和(he)消(xiao)散地震能(neng)量(liang)(liang)。如果從上空(kong)俯瞰，會發現(xian)杭(hang)州世(shi)紀中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)雙塔建(jian)(jian)筑(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)面(mian)(mian)是兩個(ge)橄欖球(qiu)狀(zhuang)。正是利用(yong)這種流線型(xing)結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)設計(ji)，當(dang)風(feng)吹過建(jian)(jian)筑(zhu)時(shi)，會實(shi)現(xian)自(zi)然導流，建(jian)(jian)筑(zhu)面(mian)(mian)受到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)直接作用(yong)力很小。杭(hang)州世(shi)紀中(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)設計(ji)團隊在前期對其進(jin)行過風(feng)洞試驗，進(jin)一步驗證了整(zheng)體結(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)設計(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)安全可靠。

　　從(cong)建(jian)筑裝置(zhi)方面來講，安裝阻(zu)(zu)(zu)尼(ni)(ni)器(qi)是高層建(jian)筑常見(jian)的(de)(de)防抖方式。當建(jian)筑達(da)到(dao)一(yi)定高度時(shi)，純粹靠提高結構(gou)抗(kang)側力(li)體(ti)系剛度的(de)(de)方法收效欠佳，一(yi)些超(chao)高層建(jian)筑會在(zai)樓(lou)(lou)內添加(jia)阻(zu)(zu)(zu)尼(ni)(ni)器(qi)來減(jian)(jian)輕(qing)結構(gou)的(de)(de)振動(dong)(dong)響應。阻(zu)(zu)(zu)尼(ni)(ni)器(qi)是以提供運動(dong)(dong)的(de)(de)阻(zu)(zu)(zu)力(li)來耗(hao)減(jian)(jian)運動(dong)(dong)能量的(de)(de)裝置(zhi)，包含調諧質(zhi)量阻(zu)(zu)(zu)尼(ni)(ni)器(qi)、調諧液體(ti)阻(zu)(zu)(zu)尼(ni)(ni)器(qi)、金屬阻(zu)(zu)(zu)尼(ni)(ni)器(qi)等。阻(zu)(zu)(zu)尼(ni)(ni)器(qi)主要有3種(zhong)形式：第(di)一(yi)種(zhong)是在(zai)大樓(lou)(lou)的(de)(de)支撐(cheng)柱(zhu)之間加(jia)入一(yi)個交叉(cha)斜撐(cheng)，用來減(jian)(jian)小支撐(cheng)桿(gan)柱(zhu)的(de)(de)變形，進(jin)而減(jian)(jian)小振動(dong)(dong)幅度;第(di)二種(zhong)是在(zai)墻(qiang)體(ti)之中加(jia)入黏滯材料，利用黏滯材料吸收振動(dong)(dong)能量，從(cong)而讓振動(dong)(dong)變弱;第(di)三種(zhong)是在(zai)建(jian)筑物的(de)(de)頂端(duan)吊一(yi)個質(zhi)量塊(kuai)，質(zhi)量塊(kuai)的(de)(de)擺動(dong)(dong)方向(xiang)與建(jian)筑物的(de)(de)振動(dong)(dong)方向(xiang)相反，從(cong)而消減(jian)(jian)振動(dong)(dong)。

　　近年來，隨著高(gao)樓(lou)的(de)(de)(de)興起以及極(ji)端天(tian)氣的(de)(de)(de)頻發，為了減少(shao)可能的(de)(de)(de)晃動對大樓(lou)內人員的(de)(de)(de)影響，不少(shao)高(gao)樓(lou)都(dou)會(hui)選(xuan)擇安(an)裝阻尼器，例(li)如(ru)平(ping)安(an)金融中心設置了兩(liang)臺分別重(zhong)達500噸的(de)(de)(de)混(hun)合(he)式阻尼器。在地(di)震(zhen)、強(qiang)風時，阻尼器能夠在電(dian)腦和電(dian)機(ji)的(de)(de)(de)控制(zhi)下朝反方(fang)向運行，吸收風力和地(di)基作(zuo)(zuo)用力產生的(de)(de)(de)能量，避免(mian)共振(zhen)導(dao)致建筑(zhu)振(zhen)幅(fu)不斷擴大，減輕建筑(zhu)受到的(de)(de)(de)損傷，發揮相(xiang)當于天(tian)平(ping)砝碼(ma)的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用。

　　上(shang)海(hai)中心大(da)(da)廈(sha)也(ye)做了一(yi)個(ge)1000噸的(de)(de)(de)阻(zu)尼(ni)(ni)器(qi)放在(zai)頂層(ceng)。該(gai)大(da)(da)廈(sha)是中國第(di)一(yi)高(gao)樓(lou)、世(shi)界第(di)二高(gao)樓(lou)，地上(shang)127層(ceng)，地下5層(ceng)，總高(gao)632米(mi)。大(da)(da)廈(sha)頂樓(lou)的(de)(de)(de)125—126層(ceng)就藏著一(yi)個(ge)鎮樓(lou)神器(qi)——有“上(shang)海(hai)慧眼”之稱的(de)(de)(de)大(da)(da)型阻(zu)尼(ni)(ni)器(qi)。該(gai)阻(zu)尼(ni)(ni)器(qi)高(gao)度有7.7米(mi)，底座直徑有9.1米(mi)，采用的(de)(de)(de)材(cai)質(zhi)是琉璃玉和鋼，是世(shi)界首(shou)個(ge)擺式電磁渦流調(diao)諧質(zhi)量(liang)阻(zu)尼(ni)(ni)器(qi)，由上(shang)海(hai)材(cai)料研(yan)究所自主研(yan)發而(er)成(cheng)(cheng)。該(gai)阻(zu)尼(ni)(ni)器(qi)為世(shi)界最重，由12根吊(diao)索(suo)、質(zhi)量(liang)塊(kuai)、阻(zu)尼(ni)(ni)系統和主體保護系統四部分組成(cheng)(cheng)。阻(zu)尼(ni)(ni)器(qi)的(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)塊(kuai)和吊(diao)索(suo)構成(cheng)(cheng)了一(yi)個(ge)巨(ju)大(da)(da)的(de)(de)(de)復擺，通(tong)過與主體結構的(de)(de)(de)共振(zhen)，有效抵(di)御(yu)大(da)(da)樓(lou)的(de)(de)(de)晃動。

　　上(shang)海每年夏秋季都會受臺風(feng)困擾，強(qiang)臺風(feng)侵襲對于上(shang)海中心這樣的(de)超高層建筑(zhu)是個巨大(da)的(de)挑(tiao)戰(zhan)，而(er)阻尼(ni)器對于抵(di)抗臺風(feng)發(fa)揮著很大(da)的(de)作用。強(qiang)風(feng)來臨時，它的(de)最大(da)擺幅(fu)可以達到1~1.2米，能通過自身(shen)感應實現與大(da)樓搖擺的(de)反方向(xiang)運(yun)行，有(you)效(xiao)降低大(da)樓擺動幅(fu)度(du)和(he)加速(su)度(du)，以提(ti)供(gong)良(liang)好的(de)舒(shu)適度(du)和(he)安全性。

　　另外(wai)，上海中心的(de)阻(zu)尼器除了具有穩定功(gong)能以外(wai)，也(ye)是一個具有參觀價(jia)值的(de)雕(diao)塑(su)藝術品，阻(zu)尼器上部的(de)雕(diao)塑(su)造(zao)型狀似“一只眼睛”，設計靈(ling)感源(yuan)于《山海經(jing)》的(de)“燭龍(long)之眼”，引發游客紛紛駐(zhu)足。

　　技術創新讓“小蠻腰”不“扭腰”

　　除了常用(yong)的(de)方式以外，一些(xie)建筑還有其獨特的(de)減震(zhen)方式。廣(guang)州塔設(she)計的(de)結(jie)構安全(quan)問題是塔身的(de)腰(yao)部太細(xi)。廣(guang)州是臺風(feng)頻發的(de)區域，那么，大風(feng)到來(lai)，“小蠻腰(yao)”會“扭(niu)腰(yao)”嗎?答案是否定的(de)。

　　廣州塔創新設計出世(shi)界領先的(de)TDM兩級主(zhu)被動(dong)(dong)(dong)復(fu)合調諧減震(zhen)控制系(xi)(xi)統(tong)——在438~448米(mi)標高層利用核(he)心筒兩邊各一個(ge)650噸容量的(de)鐵制消(xiao)防水箱作(zuo)為TDM減震(zhen)系(xi)(xi)統(tong)塊，在水箱下(xia)面安(an)裝(zhuang)滑輪和軌道。兩個(ge)水箱上部(bu)各安(an)裝(zhuang)了一臺重達50噸的(de)直線電機主(zhu)動(dong)(dong)(dong)控制裝(zhuang)置，根據塔身搖擺的(de)精確(que)數值，自動(dong)(dong)(dong)調整運動(dong)(dong)(dong)模式，進一步降低塔身的(de)搖擺幅度。

　　當塔(ta)(ta)身(shen)晃(huang)動時，水箱通過傳感(gan)器向(xiang)反(fan)方向(xiang)滑(hua)動，以此來消減塔(ta)(ta)身(shen)的(de)(de)(de)晃(huang)動幅度(du)。加上(shang)這個系統，廣州塔(ta)(ta)減掉(diao)了40%的(de)(de)(de)風振，同時保證了塔(ta)(ta)內(nei)通信設施、娛樂設施的(de)(de)(de)正常使用。

　　減(jian)震(zhen)技術的(de)(de)應用和推廣(guang)對(dui)(dui)(dui)于建(jian)(jian)筑物安全(quan)和人(ren)民的(de)(de)生命(ming)財(cai)產安全(quan)都有著重要(yao)意義。這次賽格大廈的(de)(de)晃動，無疑(yi)引起人(ren)們對(dui)(dui)(dui)建(jian)(jian)筑安全(quan)的(de)(de)更高需求(qiu)。近幾年來，減(jian)震(zhen)技術和消能技術逐步(bu)從(cong)基礎研究轉向了(le)實際(ji)應用方面，建(jian)(jian)筑物的(de)(de)震(zhen)動、減(jian)震(zhen)和隔(ge)震(zhen)控制，成為建(jian)(jian)筑業(ye)改革(ge)創新(xin)的(de)(de)難以回避的(de)(de)過程。而(er)從(cong)疫情暴發對(dui)(dui)(dui)健康社區的(de)(de)關注，再(zai)到(dao)如今對(dui)(dui)(dui)建(jian)(jian)筑防震(zhen)功能的(de)(de)訴求(qiu)，也體現著人(ren)與城市、人(ren)與建(jian)(jian)筑關系的(de)(de)不斷重塑。