摘要：近幾日，賽格廣場的賽格大廈出現晃動，如同當年的虎門大橋一樣，人們紛紛對其安全性表示擔憂。初步的調查結果表明：賽格大廈的晃動是風引起的，而且晃動的形式為上下晃動，同時專家建議賽格大廈增加阻尼器，以減小晃動。專家的初步結論基本合理，但是并沒有解釋賽格大廈上下振動的原因。另外，普通的阻尼器雖然造價高昂，但是也很難有效阻止上下晃動。

深圳的賽格廣場曾經因其獨特的設計，在2001年被評為“國家科學技術進步獎二等獎”，也曾因地處華強北，擁有賽格電子市場而聞名全國。如今，賽格廣場因“晃動”再次成為熱點。5月18日，賽格大廈出現明顯的晃動，樓内人員全部撤離。

賽格大廈

初步的調查結果表明：此次大廈的晃動是由風載引起的，而且是上下振動的晃動形式，專家還建議大樓增設阻力器，以降低振幅。這個結論，我認為是沒有問題的。而且第三方檢測機構也表面大樓振幅小于标準值，樓體結構無損。這也表明，此次大廈的晃動都在設計的安全範圍之内。

賽格大廈晃動引來圍觀

但是，事發當天，深圳地區的風并不大，為3級風，局部地區偶有5級風。即便是5級風，也并不是隻有事發當天才有，賽格大廈建成至今已有21年之久，期間不知道出現了多少個5級風，都沒有引起此次程度的晃動（六年前也有類似晃動）。初步調查的結論，并未對此進行解釋。

每一個結構都有自己的固有頻率，并且每一個固有頻率都有與之對應的振動形态，高層建築同樣如此。由于高層建築一般情況下都是“細細長長”，類似一根插入地面的高杆，如果用這種簡化的模型，那麼其固有頻率和振型，可以較為容易得到。但是，這種簡化模型的結果與真實結果顯然是有差距的。我本想建立一個稍微“準确”些的模型，以估算一下賽格大廈的固有頻率，奈何我的筆記本電腦能力不足，磁盤空間容不下計算量。這種高層建築，其低階的固有頻率是偏低的。正如一些網友所言，根據視頻觀察，賽格的此次振動頻率約為1.5Hz。查閱了一些文獻，高層建築的低階固有頻率差不多都是這個附近。

稍微“準确”的賽格大廈模型

這個世界是柔體的世界，任何材料在力的作用下都會發生變形。對于高層建築，即便風力不大，但是由于高度大，變形“累積”下來，在高層建築的樓頂就會有較大的位移了，這是完全無法避免的。如果這個風是恒力作用，那麼即便位移較大，也是安全的。但是風不可能産生恒力。

卡門渦街

風由空氣産生，空氣流過樓體，會在尾部形成不對稱的尾流，稱之為卡門渦街。這種不對稱的尾流，會在物體尾部左右形成不對稱的壓差，從而形成周期性的交替的作用力，作用于樓體之上。如果這個交替作用力的變化頻率，恰好等于或者接近建築的固有頻率，那麼就會發生傳說中的共振了。在這種情況下，高層建築的晃動會越來越大，直至倒塌。

高層建築阻尼器

雖說共振比較危險，但是我們也是可以消除共振的。風載的激振頻率無法改變，我們隻能一方面通過設計，改變高層建築的固有頻率，另一方面可以用上減振的神器：阻尼器。當我們把一個來回擺動的球擺放入水中後，小球很快就會停下來，這個水就是一個阻尼器。高層建築的阻尼器原理與之類似，都是通過消耗振動的能量，來降低振幅。高層建築的阻尼器通常是一個吊着的重物，大樓晃動帶動重物一起晃動，通過一些控制（比如電磁）實現重物晃動與大樓晃動不同步，從而逐漸消耗掉大樓晃動的能量。

正如前面所述，賽格大廈的3-5級風，并不是這幾天才有的，幾乎是每年每月都會發生。另外，溫度也确實會影響鋼結構，但是同樣的溫度的變化也非近期才有，也是每年都會發生。所以，雖然風和溫度确實是引起此次晃動的原因，但是依然無法徹底解釋清楚。

初步的調查結果表明，賽格大廈的此次晃動是上下形式的晃動。正常情況下，風載引起的振型，很難是上下形式的振動。一般在有限元分析的時候，都會将底部完全固定，所以在模态分析的時候，是不可能出現上下振動的振型的。由此可見，上下振動必定是底部約束不再是完全固定了。到底是什麼原因導緻底部約束的變化呢？

賽格廣場周邊

賽格大廈底部約束的變化，就是指地基受到的約束發生了變化。賽格大廈早在2000年就建成了，當時城市建設尚處于前期發展期，周邊地下建築基本沒有。2004年地鐵一号線開通，2016年地鐵七号線開通。如果賽格大廈地基的約束發生變化，那麼這2條地鐵線影響巨大。查閱新聞，我們發現，賽格大廈六七年前也同樣發生過類似的晃動，不過當時是台風天氣。2016年通車的七号線，距今恰好是六七年。由此可見，正是由于地鐵的建設，讓大廈地基的約束發生了變化，從而影響了大廈的固有頻率。這也就解釋了前面的疑問。

正是由于賽格大廈地基約束的變化，從完全固定變為有一定的上下方向的彈性，才導緻了此次賽格大廈上下振動的形式。這有點像地震的影響，地震分P波和S波，也就是縱波和橫波。這種上下振動就屬于縱波。由于高層建築高度方向的尺寸遠大于橫向，因此高度方向上下振動，對結構本身的傷害較小。

P波和S波

正常的高層建築，承受的風載都是橫向的，其振動也是橫向的振動。所以，一些阻尼器也都是阻止橫向的振動，就像前面那個吊墜的重物一樣。這種阻尼器結構較為簡單，實現起來也較為容易，甚至直接在樓頂建一大蓄水池也能起到阻尼器的作用。

阻尼器的原理就是通過反向振動消耗能量，這種上下振動的方式，理論上也是可以通過反向上下振動來消耗能量。但是反向的上下振動，由于重力的影響比較難以控制。重力在上下的過程中會做功，需要的能量也就更大。所以，傳統的橫向運動的阻尼器無法直接用在賽格大廈上，即便這種阻尼器價格高昂。

賽格大廈出現了奇怪的上下振動，原因大概率是附近地鐵線的影響，降低了地基的約束剛度。另外，由于傳統的阻尼器都是橫向運動的，無法消耗上下振動的能量，也就無法減振了。

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