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如何看待深圳赛格大厦振动原因公布:系桅杆风致涡激共振? 第1页

  

user avatar   yamamoto-NUM1 网友的相关建议: 
      

找到了原因就好,振动这种问题最怕找不到真正原因瞎治。先来笼统看下建筑振动的可能的原因及危害,这个问题以前回答过。

先纠正个固有印象,房屋虽然是由钢筋、混凝土、钢结构等超强材料建造的,外观看起来像个钢铁猛兽坚不可摧,但实际上每个建筑都会时刻发生或大或小的振动,振动形式及幅度会由于建筑形式不同或者使用条件不同而不同,越高的建筑越柔软,越容易振动,而且振动起来会多姿多彩不拘一格,房屋不同的振动形式术语叫做多种振型。不同振型的频率不同,按照振动频率由小到大分别称为第一振型,第二振型,第三振型等。下面6个小视频是某钢筋混凝土框架剪力墙结构前六阶振型,可以了解一下。

第一振型:

第二振型:

第三振型:

第四振型:

第五振型:

第六振型:

上面举例的建筑还有很多其他振型(没有一一列出)。一般来说,越靠前的振型,振动时结构的参与度越高(也就是有越多的结构构件参与到该振型的振动中),越靠后的振型,结构参与度越低,甚至有些靠后的振型,整个结构就一两根梁在振动,其他结构构件都纹丝不动,这种振型对结构整体影响就很小。因此抗震设计时需要把靠前的振型,例如前12阶振型、前18阶振型等进行组合,把对结构影响较大的振动尽量都包括进去,不要漏项,一般越高的建筑,参与组合的振型数量越多。


相应的,我们结构设计时先要能抵抗那些结构参与度高、靠前的振型振动,因为这类振动结构参与度高,对结构影响大,在总投入有限的前提下,本着抓大放小的原则,把损害大的前面主要振型控制住,对结构整体振动的危害也就控制的差不多了。

但结构在后期使用过程中,会遇到各种荷载(也可叫激励),好死不死的就有可能碰上一种或几种荷载组合,引起了本不在主要设计考虑范围内的振动(有可能该激励正好与结构某个振型频率接近),本次赛格广场振动很有可能就是这样,据有报道反应,该楼主要是上下振动,这种上下振动对应的振型,都不一定是很靠前的振型。

而且更倒霉的是,一旦某种振型振起来之后,建筑就像打通了房屋振动的任督二脉,也同时打开了潘多拉魔盒,会越振越容易振,从此在放飞自我的路上越走越远,直到把自己玩脱了。

这也比较容易理解,振动之前,各种结构构件、装修构件之间连接很紧密(例如砖墙能顶紧梁,螺栓能连接紧固等),这对振动起到了阻止作用。一旦振动开始了,就会把原来很多阻止该振动的措施阻断或削弱。例如原来有砖墙紧紧顶住了梁底,则这根梁就不容易上下振动,但一旦振了起来,砖墙和梁底之间就会产生缝隙,这样这根梁再发生上下振动时,就失去了砖墙对他的阻碍作用,振起来更轻松了;再比如螺栓连接的梁、柱,原来靠连接板之间的摩擦力固定住,一旦振动几次,连接板之间的摩擦力会减小,后期就更容易滑动了,结构也就更容易振动了,因而陷入了越振动越润滑,越润滑越容易振动的加速作死之路。

建筑的振动就像那啥一样,只要发生了第一次,后面就更容易发生。例如我们一旦崴了脚,以后这只脚就越来越容易崴,会产生器质性欺弱。而且还不止于此,建筑振动起来后,会把阻止振动的措施逐个击破或者不断削弱,如果任其发展不采取措施,建筑会越来越容易振动起来,还可能会由该振型发展成其他本不容易振动的振型,从参与度低的振型转化成参与度高的振型,越振越严重,最后整个结构都来跳小苹果舞。

因此对于已经发生过强烈振动的建筑(例如虎门大桥和赛格广场),一定要防微杜渐斩草除根,准确检测到振动的振型,并针对该振型的振动特点采取对抗措施,例如振动幅度大的地方增加阻尼器、振得欢抖得快的地方增加点配重让它振不起来,或者多措并举综合治理,总之就是不能由着结构胡来,让任何一个振型可以轻易的自由振动下去,即使这个振型原本结构参与度很低,发生概率很小、破坏作用很小、不影响主体结构安全,也要限制住,否则后续发展结果是非常不可控的。

建筑中用的阻尼器像个大号的汽车阻尼器:

增加阻尼、增加配重等措施本质上就是限制结构的各种自由,让其越不自由越好,结构越不自由,我们使用起来越自由。但也要注意分寸,把握好度,不然也会影响结构使用。这点要向日本的SM大师学习,既要捆绑结实,又要凹凸有致。对于高层建筑的捆绑策略,国外的SOM(看看这名字就不太正经)、ARUP,国内的建研院、北京院、电子院等都有着纯熟的实操经验,完全能把赛格广场捆绑得结结实实不敢乱振。

等赛格广场稳定下来后,一定要根据检测到的振动数据,结合结构的自身特点,做下减振加固,这种加固一般不会大动干戈,对大厦正常运营影响也有限。

赛格广场是否真的需要加固,正好近期有本应景的规范跳了出来(当然不止这一本),可以对照检查下。


既然激振原因找到了,后续就可以针对此进行处理。目前看到的建议是拆掉屋顶桅杆,把激振源去掉,仅仅拆除这样的措施是不够的,就像专家组说的,还要修复累积损伤,而且要把累积损伤修复到位。

因为前文已经说过,建筑一旦振动起来,会越来越容易振动,因为振动会把原本限制其振动的一些措施给击破了。如果这个建筑一开始就没有这个桅杆,建筑没有发生过大幅度振动,则限制其初始振动的措施还在,没有激振源,则楼房不容易发生振动。但发生了振动,已经破坏了一部分限制振动的措施,仅仅再去掉激振源是否够就要好好论证下了。

由于房子发生过大幅度振动,不仅会破坏掉本振型的防振限制措施,还有可能把其他振型的防振措施也给破坏了,破坏程度如何需要进行检测论证,例如可以在楼内增加其他激振源测试下,看这个楼是否容易发生振动。

因此后续的加固措施是个综合性的,就像中医把脉,不能头痛医头脚痛医脚按下葫芦浮起瓢,如果加固措施不充分,拆除了桅杆再发生二次其他振动,就太尴尬了。




  

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