赛格广场晃动,原因竟然是共振

  张一帆   2021年05月22日


赛格广场,位于深圳市交通干道深南中路与华强北路交汇处,由深圳赛格集团投资兴建,是深圳市跨世纪的标志性建筑。总高355.8米,总建筑层79层,地上75层,地下4层,总建筑面积达17万平方米。

共振例图

  • 2021年5月18日,深圳市福田区华强北街道赛格大厦出现摇晃,大厦已经封闭,大厦内人员已全部撤出

  • 2021年5月19日,大楼在下午一点半到两点之间出现过晃动。目前大厦原则上只能让商家等内部工作人员出入。

  • 2021年5月20日12时30分左右在35楼、55楼、60楼等多个楼层感受到晃动。

  • 2020年5月21日,深圳市赛格集团有限公司的通知显示自21日起暂停所有业主、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。

  最近,赛格大厦晃动的事件在民间讨论的沸沸扬扬,一石激起千层浪,媒体的曝光更加让本来疑云密布的事件罩上了更多的阴谋论。其中一家媒体爆料说是20年前就有一篇《深圳赛格广场建设项目评析》的硕士论文中指出,大厦是边设计边施工。这位硕士学生是一名华中科技大学非建筑学科且并未参与过赛格广场建设的学生,她的名字叫金典琦。此文章一出各种小道每天就开始各种添油加醋,疯狂的不分青红皂白的就开始说赛格大厦是豆腐渣工程,是中国体系内的不负责任的典型。那么事情真的是这样么?我在网上翻到了当时这名学生的论文并且通读以后得出了结论:

  金典琦是学工商管理的在职硕士,全程参与了赛格大厦建设的管理工作。对赛格大厦建造过程中选取的技术和解决方案以及施工方的预算和组织架构有充足的了解和深入的分析。对于建设过程中遇到的问题和解决方案有自己独有的理解和路径分析,形成了自己理论体系内的底层逻辑,逻辑能够自洽,对当时的市场分析和市场判断有比较全面的认知和实践。论文中也给出了详细的问题列表和抓手,对待施工时施工单位采用的方案有给出追种方案的比较并得到了学界内权威人士的认可与支持。

  论文中两次提到赛格大厦晃动的经历,一次为大厦顶部的两根天线设计不合理并重新进行了调整;一次为95年因大厦耸入云间,由于云彩移动导致广场上的人们误以为大厦要倾倒的趣事。还有一次提到了共振问题导致晃动。一次边设计边建造的问题根源。

  综上所述,论文给出了客观且符合当事人认知的合理判断与真实建造情况。所以,对于这些媒体给出的偏颇结论我认定为是媒体的误导及看到这些文章后唯恐天下不乱的人们不经过自己调研后就轻易下结论的事实。

  接下来,让我们的目光集中在共振这一物理名词上。首先让我们看看bilibili上科普博主用通俗的语言讲的共振的机制和影响吧。

共振例图

三百多年前,荷兰科学家惠更斯(Christian Huygens)在房间里的墙上并排放置不同速率的摆钟。当他第二天再回来时,发现这几个摆钟的钟锤都以同速率同步摆动。最终根据这一现象惠更斯写出了《摆钟轮》(Horologium Oscillatorium),摆钟现象被后来许多人相继重复实验,实际上这就是今天说的共振。

共振动图

  让我们来看看数学上是如何解释共振机理的吧,出自《数学指南》,科学出版社出版:

共振机理1


共振机理2


共振机理3


  通过上面的数学方程式,我们了解到。如果我们一直给弹簧施加一个周期性的力,当力的频率等于弹簧固有震频时,力的作用方向和振子运动方向一直保持一致。这就意味着,力对振子做的功永远为正,于是振子的能量越来越大,对物体内部结构的破坏就越来越大,最终会导致物体被摧毁。

  2021年特斯拉上架了ModelY,当发售两个月后车主就曝出了modelY低频共振的问题。据说,很多车主都遇到过这个问题,并且有些车主花钱去做了后备箱隔音,但仍于事无补。据业内人士分析,ModelY的低频噪音多来自尾部,或许是因为车辆行驶过程中的噪音通过底盘传至车身,由于后尾门存在空腔,且钢板较薄,很容易因为刚性不足而放大噪音,从而产生低频共振的现象。这个就是通过后备箱的声音传过来的声波和车主的耳膜一致造成了共振现象,当振幅越来越大时就会给车主的耳朵造成不可逆的创伤。

  在我弹吉他的时候,每次拿出来吉他都要进行调音测试,为了让每条弦能够弹出准确的声音。调音手段中有一个利用共振原理来进行调弦的方法。就是波动一条弦后,其他弦的空弦如果与这条弦的声调一致就会跟着颤抖起来。

  在航天航空中,宇航员升天时会与宇宙飞船产生共振。我们国家英雄杨利伟就曾说:“2003年10月15日上午9时整,火箭尾部发出巨大的轰鸣声,几百吨高能燃料开始燃烧,8台发动机同时喷出炽热的火焰,高温高速的气体,几秒钟就把发射台下的上千吨水化为蒸汽。火箭和飞船总重达到487吨,当推力让这个庞然大物升起时,大漠颤抖、天空轰鸣。火箭逐步地加速,我感到压力在渐渐增加。因为这种负荷我们训练时承受过,我的身体感受还挺好,觉得没啥问题。但就在火箭上升到三四十公里的高度时,火箭和飞船开始急剧抖动,产生了共振。这让我感到非常痛苦。人体对10赫兹以下的低频振动非常敏感,它会让人的内脏产生共振。而这时不单单是低频振动的问题,还是这个新的振动要叠加在大约6G的一个负荷上。这种叠加太可怕了,我们从来没有进行过这种训练。我担心的意外还是发生了。”

  在现实生活中,我们周边还会有许许多多的共振现象。要解决共振其实很简单,只要找到物体共振频率,在此频率上减小激励力就能够避免共振了。对于高楼大厦来说,一般都是用类似阻尼器的装置来减小共振。