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攻坚克难!周福霖院士团队为赛格广场大厦振动溯源提供关键技术支撑

发布日期:2021-07-16   浏览量:


5月18日深圳赛格广场大厦发生有感振动

引起全社会高度关注

在对大厦结构安全和振动原因

进行论证分析的过程中

工程抗震研究中心科研团队

在周福霖院士的带领下

承担深圳赛格广场大厦检测任务取得重要进展


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在论证分析过程中,工程抗震研究中心科研团队紧急承担了大厦桅杆及主体结构的人工激振、动力性能分析及钢管混凝土脱粘等关键任务。于2021年5月25日至6月30日间,在科研团队带头人周福霖院士的带领下,在学校领导的支持下,团队秉持艰苦奋战的作风,废寝忘食地讨论工作方案、分析结果,克服了防疫、运输、吊装、施工等现场工作的重重困难,研制开发了赛格广场大厦人工激振测试系统,建议了两种测试方法,成功实施了对赛格广场大厦的系列激振试验、测试和分析工作,并采用超声相控阵测试技术实施了钢管混凝土脱粘检测。



本次人工激振测试工作和钢管混凝土脱粘检测工作,获得了赛格大厦结构动力特性和性能劣化的关键信息,并直接获得了在2.12Hz频率下,桅杆的第四阶非对称振动可以带动大厦发生高阶弯扭组合振动这一关键信息,成为赛格广场大厦振动原因溯源决策的关键技术支撑,得到了专家组的一致好评,在业界取得良好的口碑。

事件处置进展如何,大厦结构是否安全,振动原因是否查明……近日,相关单位负责人和专家接受媒体采访,就公众关心的问题回答记者提问。


Q1.大厦安全吗?

专家认定大厦结构安全,可继续使用。

深圳市住建局负责人回应:该局按照“科学、精准、严肃、稳妥”的原则,组织多方力量做好技术处置工作。

一是组建由岳清瑞、周福霖、聂建国、陈政清、陈湘生5位工程院院士和勘察设计大师等加入的专家组,负责技术统筹把关,专业领域涵盖工程诊治、振动控制、组合结构、风工程和岩土工程等。

二是由深圳市城市公共安全技术研究院作为总技术牵头单位,组织中冶建筑研究总院、深圳市房屋安全和建设工程质量检测鉴定中心“背靠背”开展检测监测鉴定,中国建筑科学研究院、广东省建筑科学研究院分别对有关方案和技术成果提供咨询意见,清华大学、正规网赌十大排行、哈尔滨工业大学(深圳)、湖南大学、同济大学、深圳大学等16个科研团队提供技术支持,开展专业论证分析。

三是由原设计单位、第三方权威机构、专家团队,对安全论证和原因分析成果进行三重审核把关。

专家组回应:

一是原设计单位华艺设计公司依据原设计规范和现行设计规范,对大厦进行了结构安全复核验算,并经广东省超限委审查通过;

二是中冶建筑研究总院、深圳市房屋安全和建设工程质量检测鉴定中心对大厦进行了系统地结构动力性能测试,并采用了包括激光多普勒测振、超声相控阵测试、音频加速度测试等技术,对大厦结构构造、结构损伤、材料性能、组合结构共同工作性能、节点连接、剪力墙与核心筒设置等进行全面检测分析,分别独立地依据检测数据,按原设计规范和现行设计规范进行验算分析和评估,出具了结构安全鉴定意见;

三是中国建筑科学研究院对设计复核和检测鉴定工作出具了通过论证意见。

5月18日以来,第三方权威检测机构对赛格广场大厦的振动、倾斜、沉降等指标进行了实时、持续监测:加速度最大值为0.067m/s2,小于国家《高层建筑混凝土结构技术规程-JGJ3-2010》顶点风振加速度限值0.25m/s2的相关规定;倾斜率在0.00%~0.05%之间,小于规范允许值0.2%;每日沉降变化量在-0.45mm~0.42mm之间,累积沉降量在-0.62mm~0.42mm之间,建筑物沉降稳定。

专家组意见:通过以上大量检测、监测、试验和分析论证,并经多方复核、鉴定,赛格广场大厦在设计荷载范围内和正常使用情况下主体结构是安全的,可继续使用。


Q2.大厦为什么出现有感振动?

专家组通过技术调查、环境和设备运行调查与测试,排除了地铁运行、周边工程施工或爆破、空调机组运行等影响因素。通过对风致振动与结构累积损伤的重点分析,专家组认为:桅杆风致涡激共振和大厦及桅杆动力特性改变的耦合,造成了赛格广场大厦的有感振动。

1.桅杆风致涡激共振是引发大厦有感振动的主要外因。

一是对桅杆开展专项动力性能测试和分析。采用了多普勒激光测振、振动视频图像识别等技术手段。结果表明:桅杆在5月18日-20日发生了21次频率为2.12Hz反相位从静止开始的非对称风致涡激共振。

二是对大厦开展持续的动力性能监测和分析。从大厦地下室到顶层桅杆进行了加速度等实时监测,实测了振动形态、频率、阻尼比等各项动力参数,得出了前20阶的各种振动条件下的主要振动模态。结果表明:5月18日-20日大厦发生的有感振动为高阶弯扭组合模态,与桅杆振动频率同为2.12Hz。

三是激振测试验证了桅杆的振动可以带动大厦振动。对桅杆和大厦开展了不同位置、不同方向、不同频率共26个工况、63组的激振测试。结果表明:在2.12Hz频率下,桅杆的第四阶非对称振动可以带动大厦发生高阶弯扭组合振动。

综上,在稳态且持续一定时间的特定风场条件下,大厦桅杆产生了频率为2.12Hz的第四阶反向位非对称涡激共振,激发了大厦主体结构频率同为2.12Hz的高阶弯扭组合模态,进而引起大厦主体结构有感振动。

2.大厦及桅杆动力特性的改变是引发大厦20余年后才发生有感振动的主要内因。

大厦使用20余年后,局部楼层压型钢板组合楼板及桅杆连接点等累积损伤使结构频率、阻尼比等动力特性发生了改变,桅杆和大厦主体结构具有了2.12Hz的共同振动频率,形成了共振的必要条件。

上述局部累积损伤只是对结构动力特性产生了影响,不影响主体结构安全。


Q3.如何解决大厦有感振动问题?

实施桅杆拆除工程,修复结构局部累积损伤。

专家组认为,拆除桅杆可以有效解决大厦有感振动问题,桅杆原有的防雷、航标功能可在桅杆拆除后在楼顶重新布设。

深圳市住建局负责人回应:该局组织制定的桅杆拆除施工方案经过了三重把关:

一是原设计单位就拆除施工对主体结构安全的影响进行了复核;二是根据广东省建筑科学研究院对施工方案提供的咨询意见,进一步完善了拆除方案;三是拆除方案通过了由住建部、省住建厅推荐的专家以及深圳市知名专家组成的专家组论证。

拆除工程将于近期择机实施,并同步开展损伤修复工程,有效工期约32天。如受暴雨、台风、高温等极端天气影响,将适时停止施工作业,工期顺延。为保障人民群众生命财产安全,拆除期间,将采取严格的保护措施,对赛格广场大厦及周边部分道路进行封闭管理。

在深圳开展工作期间,周福霖院士团队在现场成立了正规网赌十大排行工程抗震研究中心临时党支部,充分发挥了党员的模范带头作用,延续了工程抗震研究中心科研团队“顶天立地”做科研、服务社会的公益奉献精神。在后续工作中,团队将再接再厉,继续开展对赛格广场大厦桅杆拆除期间和拆除后的相关检测和分析工作,以确保高质量完成整个赛格广场大厦振动监测与分析任务。