科研為源，技術為本：江南管理院士工作站成功解析深圳賽格大廈振動原因
發布時間：2021-08-09
今年5月18日至5月20日，深圳華強北賽格大廈發生連續晃動事件，消息一時間傳遍各大網絡平臺，很多相關視頻也被發布到網上，引起了社會的廣泛關注和討論。深圳市住建部門組織有關結構工程、巖土工程、工程抗震方面的專家對賽格大廈進行沉降、傾斜和晃動等監測，并組織院士專家和權威技術團隊對大廈結構安全和振動原因進行了論證分析。應深圳市相關主管部門的科研技術委托，江南管理積極參與了振動原因分析并提交了分析報告。經證實，江南管理院士工作站分析結果與主管部門公布的結論意見是基本吻合的。
左：賽格大建筑外觀 右：建筑標準層平面
賽格大廈位于深圳市交通干道深南中路與華強北路交匯處，總高355.8米（屋面高度約291.60m，桅桿約62.37m），總建筑層79層，地上75層，地下4層，總建筑面積達17萬平方米，是世界最高的鋼管混凝土結構大廈。建筑外觀、標準層平面和樓頂桅桿如圖所示。天線桅桿直徑為1.3m。
6月1日，江南管理接受深圳市相關主管部門的科研技術委托，針對此次深圳賽格大廈振動事件原因進行研究分析。江南研究院聯合江南管理院士工作站——田村幸雄院士科研團隊，結合媒體相關報道、當地氣象資料和大廈本身結構數據，認為振動可能與結構風環境有關，并運用風工程理論進行了深入分析研討，充分發揮江南管理院士工作站在建筑結構抗風領域的科研優勢。
江南管理院士工作站院士 田村幸雄
江南管理院士工作站成立于2020年，駐站院士為中國工程院外籍院士、日本工程院院士、歐洲科學院院士——田村幸雄。田村院士長期致力于結構風工程研究，是建筑結構抗風領域的國際著名專家，為實現合理的建筑結構抗風設計做出了創造性貢獻。
6月間，江南研究院和院士工作站科研團隊通過積極開展資料收集、數據研判、理論分析、數值仿真分析等一系列科研工作，對本次事件的成因大致形成統一的意見，并向深圳市相關主管部門正式提交了《對深圳賽格大廈振動事件的初步分析》和《超高層建筑安全問題探討——以賽格大廈為例》兩份研究分析報告，得到了深圳市相關主管部門的肯定。
左：頂部桅桿平面圖 右：頂部桅桿有限元模型
根據江南管理院士工作站科研團隊的研究分析報告：風引起的結構振動形式主要為隨機抖振和渦激振動。結合當地氣象資料分析，判斷賽格大廈有感振動與隨機抖振無關；同樣，依據風工程理論可知，發生渦激共振的判別條件為旋渦脫落頻率與結構振動頻率相同，據此計算表明，賽格大廈本次發生有感振動時的風速遠小于渦激共振臨界風速，因此可排除該大廈主體振動為渦激共振。據新聞及自媒體報道述及，賽格大廈頂部天線發生了顯著振動。天線的橫風向渦振大于抖振，因此只分析天線發生渦振的可能性，分析表明在當時的風速條件下，天線具有發生渦激振動的可能。利用中國規范規定的諧波分析法確定天線所受渦激共振力，并將該渦激共振力施加到主體結構的有限元模型上計算主體結構的振動位移及加速度，進行了初步定量分析。綜合上述：經概念分析及賽格大廈主體結構振動初步定量分析可知，在風荷載作用下，大廈頂部天線渦激共振是導致下部主體結構發生有感振動最為可能的原因。
左：頂部天線前6階模態 右：賽格大廈主結構振型圖
7月15日，據新華社報道，深圳賽格大廈振動原因查明，專家組通過對風致振動與結構累積損傷的重點分析，認為桅桿風致渦激共振和大廈及桅桿動力特性改變的耦合，造成了賽格大廈的有感振動。
因此，江南管理院士工作站科研團隊的分析結果與深圳專家組的結論意見是基本吻合的。江南管理院士工作站科研團隊圓滿完成了深圳市相關主管部門委托的重要科研技術任務。
江南管理始終以引領工程咨詢行業未來發展為目標，矢志成為中國工程咨詢行業的領跑者。因此，公司積極推動高層次產學研合作，建立了院士工作站和博士后工作站，與田村幸雄院士團隊、重慶大學土木工程學院共同著眼于工程咨詢未來高端發展趨勢，聯合開展關鍵技術研究和難題攻關，培養行業高端人才，打造工程咨詢前沿知識產權體系，并切實推動科技成果轉化與應用。
