深圳赛格大厦晃动引关注，摩天大楼如何与风“过招”？

深圳赛格大厦近日发生晃动，引发人们普遍关注。城市里的摩天大楼日渐增多，它们如何与风“过招”？新华日报·交汇点记者采访了多位专家。

风是建筑位移的最大危险因素

高楼大厦扮靓城市天际线，但高楼大厦自身也面临着一些风险因素。

江苏省建筑设计研究院有限公司总工程师金如元认为，在引发高层建筑位移的各种风险因素中，风是最大因素：“因为高层建筑受周围具体地形的影响，它的风场非常复杂，而目前的建筑设计通常把‘一段时间内空旷环境中10米高度处测量的风的形态、强度’作为参考值，这显然无法照顾到实际情况。”

江苏省气象台专业气象预报科副科长陈昊告诉记者：“建筑离地面越远，风速越高。因为风在地面时由于周围建筑物的遮挡，空气阻力变强，风速风力都降低，而到了较高的高度，由于没有遮挡物，再加上摩擦力低，建筑物顶部风速风力会较大。” 因此，在高楼层居住、办公的人群，在地面风速不大的情况下，也应该提高警惕，及时关窗关门，避免室内杂物被风吹出，造成剧烈的撞击。

“除了城市高空的风速比近地面的风速更大，从地面下方传输的能量，如地震、土体振动等，都有可能造成高楼的摇晃、震颤或者位移。地铁运行时产生的振动是各国普遍存在的问题，对地面上方高楼的影响也是不可忽视的。”江苏省规划设计集团建筑设计院副总工程师张雪忠说。

金如元还告诉记者，除了风，施工质量、楼体荷载量、温差造成的热胀冷缩都可能影响建筑位移，但高层建筑面临的最大威胁其实是火灾隐患，这个棘手的难题须引起高度重视。

高楼为何会发生明显晃动

高楼出现一定幅度内的晃动，是正常现象。“我们把建筑比作一棵大树，它的地基相当于大树生长的土壤，基础相当于树根，主体结构相当于树干，填充墙及家具相当于枝叶。建筑和大树一样，会在风或者过往车辆的影响下发生晃动。”南京一家建筑企业的建筑结构设计师伏赟生说，“只是一般情况下，建筑的晃动很小很柔和，大家感觉不到，或者感到了也没有不适。”

伏赟生说，对于高楼晃动的幅度，国家有明确标准。以高度为355.8米的某办公大厦为例，其在百年一遇的最大风荷载或80年一遇的地震作用下，屋顶弹性水平位移的国家标准限值为0.71米。

高楼为何会发生比较明显的晃动？伏赟生解释，建筑结构设计除了考虑结构自重和一些近似静止的荷载外，还会考虑地震、风振、动力设备等一些动荷载。当大地、风和设备的振动频率与建筑物的频率一致或接近时，结构会发生共振。共振的可怕之处是对建筑的振动推波助澜——就好比人们荡秋千时随秋千振动施加推力，秋千会越荡越高——建筑物的振动幅度会越来越大。

怎样让高楼安全又舒适

如何减少高楼晃动，保证居住安全又舒适？

张雪忠告诉记者，建设超高层建筑，要充分照顾到使用者的舒适度，要额外通过控制结构顶点的风振加速度，来限制高楼在风荷载作用下产生的振动。

伏赟生表示，振动幅度越大，结构受力越大；结构受力越大，结构则越不安全。建筑结构设计，一般采取3种途径抵抗外来的动力作用：一是要抗得住，提高建筑自身稳健性，抗得住就是结构能承受可能出现的各种作用；二是要缓冲，在结构的特定部位安装减震器，如在基础和柱连接的部位安装阻尼减震器，就像在汽车上安装减震弹簧一样，以减轻结构的动力效应；三是改变结构的自振频率，使其尽量远离环境的振动频率。不过就目前的科技水平来说，要完全避开环境内所有导致建筑物共振的振动频率还有困难，因为建筑物的自振频率不只一个。

伏赟生说，可以在建筑物顶部增加阻尼器。阻尼器的工作原理是：它有质量，可以改变整体结构的自有频率；它本身的自有频率和整体结构的自有频率、外部动力作用的频率相比有所滞后，可使三者的振动互相牵制，达到减震和耗能的目标，以此来可靠地保证结构的安全度和舒适度。

链接：地铁会从高层建筑侧面绕行

5月20日晚，深圳官方消息称，大厦主体结构安全，产生震动的具体原因仍在核查。此前，有媒体报道，专家初步认为，赛格大厦晃动的原因是多种因素耦合，除了风的影响，还有地铁运行。

一位轨道交通建设工程师告诉记者，城市轨道交通建设阶段，建设单位会委托专业单位对地铁线路影响范围内房屋建筑、桥梁、隧道等进行建（构）筑物调查，调查周边建（构）筑物的结构形式、基础形式和埋深等。高层建筑通常采用“深基础”形式。“深基础”是高层建筑的一部分，地铁不会从高层建筑的“深基础”中直接穿行，而是会从高层建筑侧面绕行，以避免破坏其钢筋混凝土结构，影响结构安全。有时候人们以为地铁就在高楼大厦底下，其实是一种错觉，地铁其实是在其裙房或附近道路下运行。

各个地铁城市，通常会设置地铁保护区。例如，2014年颁布的《南京市轨道交通条例》，就设了轨道交通控制保护区和轨道交通特别保护区，保障轨道交通规划、建设顺利进行和建成后的安全运营。南京对地铁控制保护区的规定包括：地下车站和隧道结构外边线外侧50米内；长江、秦淮河等地质条件复杂、存在安全隐患的漫滩地区，轨道交通结构外边线外侧150米内等。保护区的范围，与其所属的工程地质条件、水文地质条件等因素有关。

这位工程师说：“按我的经验，若非设计阶段已考虑地铁与高层建筑合建，地铁不会从已建成高层建筑正下方直接穿越。有媒体报道深圳赛格大厦震颤时，提到初步判断的原因包括地铁运行因素，称‘两条地铁从楼下经过’，这个说法有待考证。”

“城市在修建地铁时，会对地铁与大厦的安全距离做出严格规定。赛格大厦的晃动原因可能很复杂，期待专家的最终判定。”张雪忠说，“一般的超高层建筑都是经过严格的程序设计完成的，施工也是各方严格把控，因此原则上是安全的，公众无需恐慌。”

新华日报·交汇点记者 冯圆芳 胡兰兰 张宣 白雪 蔡姝雯 徐冠英

图片来自视觉中国

编辑: 白雪