深圳赛格大厦晃动事件中的科学和不科学

赛格大厦今天出现晃动,造成了恐慌。这件事发生之后,我的第一反应是从科学的角度来解释。

超高层建筑让风吹晃了一点都不稀奇,不晃才不太可能。即便是用钢铁和混凝土打造,一个超高层建筑依然是一根细长的杆,很容易受到风的影响。

所以超高层建筑在设计的时候都要充分考虑风对它的影响,和它扰动的气流对别的建筑的影响。许多除了要做力学上的理论设计外,还要去吹风洞。

上面的图看起来像是绵阳中国空气动力研究发展中心的 8×6 米大型低速风洞,吹的是上海三件套。

上面是中国尊的一个论文里的风洞模型,大家看到这些建筑模型放在转盘上,这样就可以测试各种不同的风向 。

这是 NASA 在风洞里测试 SLS 火箭在起飞时与发射架的气流影响。

这是桥梁的风洞测试,这个在历史上更有名,当年西雅图塔科马大桥被风吹断,去年跟赛格大厦同一时期建成的虎门大桥也随风跳舞来着。

西雅图塔科马海湾大桥因为风造成的卡门涡街诱发震荡导致倒塌。

为了减少风的影响,一方面建筑的外形和结构、材料要精确设计,比如上海中心的旋转结构就跟防风有关。另一方面在超高层建筑顶端要安置减摇的装置。

上面是台北 101 大厦的 600 吨减摇阻尼器钢球,其实就是一个大单摆,增加楼顶摆动时的 ” 阻力 “。

这是上海中心的 1000 吨阻尼器 ” 上海慧眼 “,除了简单的单摆减摇还增加了电磁阻尼。

要是没这些阻尼器,在大风天里这些超高层建筑顶楼摇晃幅度可能会有一两米那么大。有些敏感的朋友到高楼层会晕,不只是心理作用。

深圳华强北赛格大厦的晃动,大概率也是风造成的,当年可能在空气动力学设计上不是特别上心,后来城市建设造成风场的变化也可能是诱因。如果风造成的震荡正好跟全楼的共振频率吻合了,能让人感觉到也就不奇怪了。

虽然结构受损的可能性不大,但接下来要做评估,如果是风造成的,看看能不能用空气动力学的办法解决一下,比如在建筑外墙上增加什么东西改变一下气动外形。

晚上找到一篇二十年前的硕士论文,这篇论文让我知道,科学不是万能的,不科学才是这个世界的基调。也让我对赛格大厦的安全性增加了很多担心。

检索发现,当年的硕士毕业生金典琦女士,现任深圳城安软通科技董事长、深圳市城市公共安全技术研究院有限公司运营总监。

在当年这篇论文里,金女士在夸赞赛格广场项目在建设速度和商业模式上的成功之外,还提出了一些 ” 缺陷 “。

这些主要篇幅之外的反省,让我看得胆战心惊。等不及设计的进度,设计图还没出来,施工就开始了。边施工边设计,边施工边改设计,施工图不能用,比比皆是。论文里提到的工程上最大的问题,就是楼顶天线的震荡问题。还没完工,在微风中,楼顶天线就出现了剧烈震荡。这显然是设计没有考虑气动效应,造成了经典的卡门涡街脱体涡诱发震荡问题。施工方的解决办法是赶紧派工人冒着巨大的风险,在没有任何安全措施的前提下连夜割掉天线
26 米,之后又焊回去 13 米。

可以想象,在当时深圳速度的大背景下,有多少工程跟赛格大厦一样无视科学。不知道羊已经走丢了的二十年后,我们还能不能补上这个羊圈?

天钧丨今日时事新闻–深圳赛格大厦晃动事件中的科学和不科学