手可摘星辰,谁敢上“危楼”?

作者:库叔说

本文转载自:瞭望智库(ID:zhczyj)

文 | 谢芳 瞭望智库观察员

5月18日到20日,短短3天内,深圳79层的赛格大厦已经发生了3次晃动。

手可摘星辰,谁敢上“危楼”?

5月18日,深圳赛格大厦发生摇晃,在内办公的人员慌忙逃离。图 | 澎湃新闻

在最近的一次晃动中,在35楼、55楼、60楼等多个楼层的多位商户都表示感受到晃动,他们提供的视频显示,鱼缸内的水、落地电风扇有明显摇晃。

5月21日,这座摇晃的大厦终于暂停进出。

手可摘星辰,谁敢上“危楼”?

高达79层的深圳赛格大厦。图|视觉中国

一份落款为深圳赛格集团有限公司的通知显示:为确保赛格大厦检测工作顺利进行,不受外界干扰,经赛格集团研究决定,自5月21日零时起,暂停所有业主、商户、租户进出赛格大厦写字楼和电子市场,待相关检测工作完成后再有序开放,有关事宜另行通知。

5月25日,专业机构对赛格大厦的房屋沉降、倾斜率、加速度等情况持续进行实时监测。专家组表示,截至当天中午各项监测数据正常,未超出相应标准要求。

专业机构已结合最新技术条件完成大楼整体结构体系建模和复核验算,认为大楼结构整体性能满足要求。目前各项监测、检测和鉴定工作正在加快推进当中,相关情况将及时通报。

赛格大厦为什么晃个不停?

中国的摩天大楼们,安全吗?

文 | 谢芳 瞭望智库观察员

本文由瞭望智库综编。

1 晃动的真相

5月18日,赛格大厦发生第一次晃动后,多家专业机构就对赛格大厦的震动、倾斜、沉降等情况进行了实时监测,监测结果显示各项数据正常,未超出相应标准要求,大厦主体结构及周边环境也未发现涉及安全异常情况。

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2021年5月18日,深圳赛格大厦发生摇晃,在内办公人员撤离后,工作人员在现场测量。图|IC photo

但紧接着,赛格大厦在19日、20日依旧发生晃动,并最终封楼,暂停所有业主、商户等进出大厦。

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图 | 深圳卫视深视新闻

多次晃动,原因何在?

《深圳市福田区华强北街道赛格广场大厦摇晃的情况报告(续报二)》显示,经省市专家研判,初步认为:

一是深圳赛格大厦系上下震颤而不是左右摆动;

二是造成震颤的原因是多种因素耦合,主要是风的影响,还有地铁运行(两条地铁从楼下经过)和温度的影响(近两天气温升高,温差达8度,对钢结构影响大);

三是经专家现场踏勘和会商研判,赛格大厦主体结构是安全的,内部结构坚固,各种附属设施完好。

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2021年5月19日,围观深圳赛格大厦的市民在用手机拍照。图|IC photo

该报告显示,深圳市已设立现场指挥部,并组织有关结构工程、岩土工程、工程抗震方面专家和技术人员对赛格大厦进行沉降、倾斜和震动等监测,进一步拟定应急处置方案。

曾参与建设“中华第一高楼”深圳国贸大厦、现任中科建工有限公司华南大区总工程师的陆建新在接受采访时分析,排除地震因素后,比较大的可能是刮风引发大楼产生了共振。

2020年5月,广东虎门大桥悬索桥发生桥面晃动,振幅较为明显,也是由共振现象引起的——风在桥面上跟桥的自振频率一致,产生了共振,被称为涡振,特点是上下有限地振动。

【注:悬索桥由于风产生的振动一般分两类,颤振和涡振。颤振对于桥梁结构是有影响的,会破坏结构;涡振对桥梁结构无影响,只会影响行车的舒适度。】

除了共振影响,还有专家指出赛格大厦没有安装阻尼器,建议下一步可以考虑安装阻尼器以提高防风防震能力和舒适度。

阻尼指的是力的衰减和能量的耗散,有缓冲的意思。简单来说,大风等作用在楼宇上的机械能,通过阻尼系统,最终转化为热能消散。而阻尼器就是在大楼震动时提供阻尼的设备,使大楼的震动衰减,保障建筑安全。

工程结构与抗震隔震减震控制专家、中国工程院院士周福霖介绍,阻尼器主要分三种形式:一种是在大楼的支撑柱之间加入一个交叉斜撑(斜撑阻尼器);

第二种是在墙体之中加入粘滞材料,利用粘滞材料吸收震动能量,从而衰减震动;第三种阻尼器是在建筑物的顶端吊一个质量块,质量块的摆动方向与建筑物的震动方向相反,从而消减震动。

我国首个大型风阻尼器安装于台湾省的台北101大厦,它曾是世界上最大的风阻尼器,也是全球第一个作为游览景点开放的此类设施。台北101大厦的阻尼器是一个由41层12.5厘米厚钢板组合而成、直径5.5米、重达660吨的巨大钢球,造价约3300万元,可以减少因地震、风吹使大楼摇晃所引起的摆幅的40%。

我国第一高楼——上海中心大厦(总高632米)中也有重达1000吨的阻尼器。2019年超强台风“利奇马”过境上海时,这个阻尼器的摆幅一度达到70厘米,创下中心大厦2016年启用以来的最大纪录,保护了建筑的稳定和安全。

不过,中国科学院地球化学研究所在读博士杨溢表示,赛格大厦也有阻尼设计,它是利用顶层的消防水池来做阻尼装置,是一种液体调节阻尼器。

杨溢还进一步解释,为什么很多高层建筑不惜巨大成本建高层泳池,除了吸引消费者,泳池本身也会构成阻尼器,对建筑安全起到保护作用。

5月25日,专业机构对赛格大厦的房屋沉降、倾斜率、加速度等情况持续进行实时监测。专家组表示,截至当天中午各项监测数据正常,未超出相应标准要求。专业机构已结合最新技术条件完成大楼整体结构体系建模和复核验算,认为大楼结构整体性能满足要求。目前各项监测、检测和鉴定工作正在加快推进当中,相关情况将及时通报。

总体来说,目前赛格大厦的各项数据正常,产生震动的具体原因仍在进一步核查。深圳市将根据楼体结构排查情况,研判大厦恢复开放时间。

荣誉背后隐藏着……

回看赛格大厦的建造史。

赛格大厦的立项建造,背后是深圳华强北作为全国电子商圈的崛起和兴旺。

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深圳华强北商业区。图 | 新华网

当时,随着邓小平二次南方视察,深圳迎来了自改革开放后的第二次创业。“一柜暴富”的神话在华强北不断上演——一米柜台一天卖出30万元货物、档口老板一天收入数百万元……扩容电子商场的需求应运而生。

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2021年5月21日,深圳赛格大厦商户搬离货物。图|人民视觉

在此背景下,赛格大厦作为深圳二次创业的标志性建筑,作为华强北电子配套市场的第四次扩容区域,在被称为钻石地段的深南路和华强北交会处,拔地而起。

赛格大厦始建于1996年1月,完工于1999年9月,高355.8米,总建筑层79层,其中地上75层,地下4层,打破了国贸大厦3天一层楼的“深圳速度”,创下2.7天一层的“新深圳速度”。同时,赛格大厦也成为当时的深圳第二高楼,仅比1995年建成的地王大厦低28米。

赛格大厦采用钢筋混凝土柱和钢梁体系,让建筑物强度、延展性和抗震性能卓著。同时,它采用大跨度柱网布置,其跨度12米的无柱化结构在当时属于国内第一,使塔楼每层办公室间隔灵活、宽窄兼容。更为重要的是,这种先进的结构方式,有效增加了使用面积,专家估算,与钢筋混凝土结构相比,钢管混凝土结构使每100平方米至少增加2平方米的办公空间。

此外,赛格大厦外观采用双层玻璃幕墙和双层蜂窝板,不仅隔音效果好,外观漂亮,更重要的是使用费用低,可以节约巨量电费。其内部设备也全部采用最先进的国际名牌产品,这些性能优良的设备可以保证赛格大厦至少在50年内不落后。

赛格大厦建成后,也成为当时世界上使用钢管混凝土组合结构最高的建筑。赛格大厦也是我国第一座由中国人自行设计、自行建造和自行安装施工的钢结构超高层建筑,该大厦的成功兴建,标志着我国在世界上高层和超高层钢结构建筑行业已经达到新的发展水平。

由此,赛格大厦获得了多项国内建筑大奖:深圳建筑行业内首个科技进步一等奖、1996年中建总公司优秀工程设计一等奖、2001年国家科学技术进步奖二等奖等。

荣誉背后,其实暗藏问题。

赛格大厦最受人诟病的一点是,存在边施工边修改设计,先施工后设计,设计图没做完就开始施工等问题。

一篇20年前的华中科技大学的硕士论文《深圳赛格广场建设项目评析》中提到,赛格大厦最严重的问题出现在顶部的天线上。

1999年4月8日,大厦的钢结构封顶,天线部分的施工直到9月30日才完成。这是因为天线施工后,人们发现微风的日子里,天线却剧烈摇摆,此后查明是天线的设计计算错误造成共振,当即割除了26米,重新计算后安装上去13米,并做了局部修改,才最终解除了险情。

除了天线问题,赛格大厦在建设期间还面临了资金链断裂,因设计图修改返工等问题。

赛格大厦背后荣誉与问题,其实普遍存在于我国的摩天大楼中。

摩天大楼有多魅惑? 

世界上第一座摩天大楼建设于1885年的美国芝加哥。

1871年,一场意外而起的大火在芝加哥连烧2天,造成300余人死亡,10万人流离失所,6万多栋木构建筑被摧毁殆尽。重建期间,芝加哥诞生了世界上第一栋摩天大楼——芝加哥家庭保险大楼,共10层,高42米。

基于更多的人口聚居和土地价格的飞涨,自芝加哥家庭保险大楼起,包括芝加哥、费城和纽约在内的美国大城市开始加速修建高层建筑。其中,芝加哥以建筑优美闻名于世,在世界城市高层建筑中有着不可或缺的地位,有“世界建筑艺术博物馆”之称。

随着伍尔沃斯大厦(高247米)和克莱斯勒大厦(高320米)的建成,20世纪30年代,纽约取代芝加哥成为世界高层建筑中心。

七八十年代,高层建筑开始风靡全球。

也是在这一时期,我国的摩天大楼建设开始发力。

摩天大楼没有严格的高度定义,在我国一般界定建筑高度200米以上为摩天大楼。1985年,我国第一栋办公类摩天大楼——高160米的深圳国贸大厦建成。此后,我国每年新建的摩天楼数量不断上升。

世界高层建筑与都市人居学会(Council on Tall Buildings and Urban Habitat,简称CTBUH)发布的《2018年高层建筑回顾报告》显示,2018年中国各地共建成88座200米以上的摩天大楼,占全球总数的61.5%;全球200米及以上的高层建筑总数达1478座,中国拥有678座,占全球总数的45.9%。

2018年,全世界竣工摩天大楼数量最多的前10名城市中,中国有6个城市上榜。实际上,在建造200米及以上建筑的世界排行榜上,中国已经连续20多年保持榜首地位。

摩天大楼到底有什么魅力?

首先,可以将城市的土地资源进行最大化的利用。

目前,我国处在城市化高速发展的过程中,一二线城市周边人群逐渐向城市中心聚集,催生出大量办公、居住需求。与此同时,各大城市的地价在近20年里呈现出狂飙突进的上升趋势。在这种情况下,修建摩天大楼,提高容积率、向天空要空间是发展的必然。

其次,对于政府来说,一座摩天大楼的建成,可以直接起到提升城市形象、吸引投资、拉动经济发展,甚至突显政绩的作用。

也正因此,全国各地曾掀起过争夺“第一高楼”的建筑潮。我国的摩天大楼榜首也几经易主。

此前提到的深圳国贸大厦,只做了6年的中国第一高楼,随后被200.18米的广东国际大厦超越,而随后383米的深圳地王大厦和391米的广州中信广场则分别只做了1年第一。自1998年起,中国第一高楼就一直在上海的几座大厦间更迭,目前的第一是2015年建成的632米上海中心大厦,它仅次于阿拉伯联合酋长国828米的哈利法塔(又称迪拜塔),位居世界第二。

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2012年11月,建设中的上海中心大厦。图 | 裴鑫|新华网

北上广深在争夺中国第一高楼,其他城市则在城市第一高楼上“推陈出新”。拿太原来说,2012年其第一高楼是218米的水岸国际中心,到了2013年,太原新推出333米高的太原国际金融中心。

对于以上现象,《中国经济周刊》曾刊文批评:如果想通过建造“世界第一高楼”带来“名片效应”,给世人留下一个城市印象,这是一个幼稚的思维方式。一个城市给别人留下沉淀的不是你拥有了“世界第一高楼”,而是城市的规划、交通、环境等公共服务,更是这个城市百姓的精神面貌和素质。

最后,对于房企来说,建造摩天大楼也是一门好生意。除了可以提升企业品牌、获得贷款优惠,甚至还能在拿地方面占据优势。

总的来说,基于节约资源、高效率、高投资回报率,推动土地增值等因素,我国摩天大楼的建设在一段时间内如火如荼,甚至陷入“高度崇拜”。

限高,大楼还能摩天吗?

其实,摩天大楼并不是越高越好。

早在1930年,欧美国家就有研究表明,摩天大楼的最佳收益有着高度限制:63层以下,收益曲线随着摩天楼的高度上升而上升,而63层以上,收益曲线则呈下降趋势。

具体而言,摩天大楼盖得越高,风荷载越大,用钢量越大,结构造价越高。按照近年的建筑成本计算,100—200米的超高层建筑,建设成本每平方米需要4000-5000元,200米以上的摩天大楼建设成本每平方米则会达到1万元,甚至更高。

动辄几十亿、上百亿的建筑支出,极容易发生资金链断裂的情况,最终造就烂尾楼。

佛山国际商业中心建设途中资金链断裂,成为当地最大的烂尾楼,10年后最终以1.2亿低价拍卖成功。长沙2014年规划的838米“天空之城”和1008米的“天空二号”,现在的地基成了破旧的鱼塘。

即便是建成后,招商引资也是必修课。

据了解,中国的超高层建筑以高档写字楼和酒店业态为主,而由于供应增加等原因,当前写字楼的空置率高企。数据显示,2019年全国一线城市整体写字楼市场空置率攀升,达到近10年最高点,平均在10%左右;二线城市写字楼平均空置率更高,平均在28%左右。

摩天大楼建成后,还会面临着更高的维护成本。比如,摩天大楼采用高速运行电梯,电梯技术难度越大,维护成本越高;喷淋系统会随着楼层的升高而增大维护量;外立面的清洗成本也非常高。有统计指出,摩天大楼的电梯、保温、照明、清洁、物业等费用,要比普通写字楼高2倍左右。

除了高昂的费用,摩天大楼的消防安全也存在隐患。

相关建筑专家表示,高层建筑有大量纵深的楼梯间、电梯井,如果防火分隔存在问题,起火后就会变成一座高耸的烟囱。一座100米高的高层建筑,在无阻挡的情况下,烟气只用半分钟就能顺着竖向管井扩散到顶层,速度大约为水平方向的10倍以上。

摩天大楼的火灾救援则是一个世界性的难题,目前的消防云梯一般只有100米高,100米以上的高楼出现火灾,需要动用直升机灭火,考虑到城市消防队的资源配备情况,逃生可能性几乎为零。

高层建筑的防雷、防震、防风指标要求也很高。层级越高,电击情况越多,一栋超过100米的建筑物,一般情况年预计雷击次数超过0.25次。

美国对于摩天大楼的热情,在2011年的“9·11”事件,高达541.3米和411.6米的世贸双子塔倒塌后发生转折。

我国的转折则来自于相关部门的“限高令”。

2020年4月27日,住建部、国家发改委发布了《关于进一步加强城市与建筑风貌管理的通知》,其中提到,要严格限制各地盲目规划建设超高层“摩天楼”,一般不得新建500米以上建筑。

而早在这之前,我国对于摩天大楼的规范意图就已现端倪。

2016年2月,《中共中央 国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中指出,强化公共建筑和超限高层建筑设计管理,建立大型公共建筑工程后评估制度。

2019年9月,住建部在《关于完善质量保障体系提升建筑工程品质的指导意见》中称,严格控制超高层建筑建设,严格执行超限高层建筑工程抗震设防审批制度,加强超限高层建筑抗震、消防、节能等管理。

期间,很多摩天大楼的规划都做出了改变。

武汉绿地中心,最初规划高度为 636 米,比上海中心大厦还高4米,但最终的建设高度被定为475米;西安的中国国际丝路中心大厦,最初的高度是 501 米,后来削减3米,降至498米。苏州工业园区已经停工数年的苏州中南中心,在2020年4月公布了新的规划方案,高度从原来的729米降到了499米。

实际上,500米的高度已经成为我国超高层建筑的隐形门槛。

1200多年前,李白曾吟诵“危楼高百尺,手可摘星辰。不敢高声语,恐惊天上人”。如今,凭借科学技术的发展,我们的摩天大楼可高千尺。可以想见,在未来,摩天大楼还会在中国陆续崛起,但相关的规章、制度、评估会进一步完善,我们的居住环境和安全会进一步得到保障。

参考资料:

1.三个原因!70层高楼摇晃,初步调查结果来了|朱轩,澎湃新闻,2021.5.19

2.赛格广场 深圳的又一道风景线|李忠辉,《中外房地产导报》,1999年第1期

3.深圳赛格大厦惊魂24小时|郑亚红、牛耕,AI财经社,2021年5月19日

4.有阻尼器的高层建筑更稳?高楼都会晃吗?|富赜,央广网,2021年5月21日

5.“定楼神球”——风阻尼器|郝媛,《物理教师》,2013年第7期

6.中国为什么痴迷建摩天大楼|何歧芳,浪潮工作室,2019年4月18日

7.500 米“限高令”下,多座城市地标性建筑“削高”|薛宇飞,《决策探索》,2020年6月上

8.“摩天”的冲动|刘德炳,《中国经济周刊》,2014年第2期

9.摩天大楼热该退烧了|楼兰,《中国消费者报》,2020年8月14日

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