陈一文:央视新楼践踏抗震原则又无抗震措施!


        存在强震风险潜在破坏地区的高层建筑是否允许服从建筑“概念设计”美学要求的非规则结构设计?可以,但是,第一,非规则结构设计不得超过必须服从于“以人为本”安全要求的适当程度;第二,必须采用与非规则结构设计对应的抗震隔震措施。绝对不允许严重践踏抗震建筑基本原则又无任何抗震隔离措施!
 
央视新楼“概念设计”严重践踏抗震建筑基本原则又无任何抗震隔离措施
--央视新楼是“世界第一危楼”“第十一次征求意见稿”(依据五)
 
2008年10月在北京举行的世界地震工程大会上,意大利佩鲁贾大学土木与环境工程系M·梅兹教授(Prof. M. Mezzi)的论文《抗震建筑概念设计中的新看法:变形相对于刚性相对于固定》强调:[1]

有助于加强结构系统地震性能的某些新的技术可能要求对建筑形态设计要求新的构思途径。传统地震工程的某些限制可能克服,但是需要引入新的概念:变形运动非连接性形状舒适有关减震装置的美学

讨论“运动相对于固定不变性”时,论文强调“建筑的运动使连接建筑与稳定土地之间或连接建筑有相对运动的不同部分之间的减震装置变形,由于其流变学表现而使能量消散,从而降低横向的反应。
 
讨论“变形相对于刚性”时,论文强调“变形原则表达了通过插入框架结构网格的能量消散装置变形使建筑承受较大位移的能力”。
 
讨论“形状自由相对于‘形状受限制’”时,论文强调“形状依然是影响地震响应有效性的一个因素,它不再被认为是一个绝对的指标,但是它与有关(减震)装置的位置与特征有关。
 
论文的结论强调:“最新的地震防护技术,例如隔离、能量消散、主动性与综合控制,表现出显著加强建筑物的地震活动性能。
 
该篇论文说明,适当应用一系列“最新的地震防护技术”,是克服“传统地震工程的某些限制”的基础与前提。
 
现代建筑设计师可能提出:国外频发强震的日本东京,不是也建造了某些不完全符合上述抗震建筑基本原则的高层建筑,而且经历了某些强震没有遭受破坏吗?
 
    对,确实如此。但是,日本设计建造的越来越多的高层建筑(包括个别不完全符合上述抗震建筑基本原则的高层建筑),采取了经历了25年强震考验证明非常有效的地震活动地基隔离措施,央视新楼的设计中对此则没有任何考虑。
 
    200810月在北京举行的世界地震工程大会上,日本研究者Yozo Shinozaki et. al提交的论文《设计具有地震活动基础隔绝系统的高层建筑》介绍:[2]
  

“过去25年在日本已经建造了超过1000座基础-隔离的建筑,某些工程师努力设计基于基础隔离系统的创造性项目。本论文介绍这样一个项目,采用地震活性基础隔离系统将液压油减幅器与传统被动性基础隔离系统结合在一起。该系统在小地震与中等地震期间通过减少加速度改进了居住性。该系统配备了两种形式液压油减幅器:具有固定减幅系数的被动式减幅器与可以在两种不同的减幅率之间切换的可变液压油减幅器。
 
该建筑为东京市区建造的地下三层地面以上26层高层建筑。两侧表面的超高墙由芯部框架连接到一起,在平面上形成一个大型的I-型结构,增加建筑的刚度与抗震性。为了改进超高墙高层部分对于风振动的住宿环境,超高墙每两层之间采用包含黏弹性材料拉牢的减幅器。同时,高层部分最低的楼层(第17层)采用MEP间隔,能够吸收高层楼层的负荷,将它们传递至超高墙。这样,实现了高层部分与低层部分之间的大型开口,即“室外花园”,以及低层区域没有圆柱的大型空间。
 
此外,为了它的超巨型结构即便在强地震中也能够保持在弹性范围之内,以及为了保证建筑高度的稳定性以保持其功能,引进了高层建筑中使用的世界头一套地震活性基础隔离系统。这套地震活动基础隔离系统,减少基础隔离层的变形,同时减少高层建筑对加速度的反应。通过地震活动控制系统能够对可变液压油减幅器的减幅系数进行适当的切换,这些液压油减幅器与基础隔离层中的天然橡胶层积垫安排在一起,对建筑物中安装的传感器的信号做出响应。
 
这些橡胶垫的最大直径为1500mm。在X方向与Y方向各有12个液压油减幅器,总数为24个。这些减幅器中,12个为可变液压油减幅器,12个为被动式液压油减幅器。可变液压油减幅器可以在两级减幅系数之间进行切换。
 
地震活动可变减幅器系统由X方向与Y方向各6个可变减幅器,以及一台控制器(控制计算机),与位移测量仪与加速度监测仪组成。这些传感器监测上部结构的摇摆,监测地震性隔离层的位移,通过连接电缆将上部结构的加速度与地面加速度瞬间传送给控制器(计算机)。发生地震时,控制器根据预先编程的控制规则发出最佳控制信号,切换可变液压油减幅器的减幅系数。无论地震震级多大,系统控制减少上部结构的加速度。

       从上边介绍的上述建筑的相片以及论文中更多设计图来看,这个只有26层高日本东京相当美观大方的设计,无论从平面方向、垂直方向,或者空间形状上,比较对称,仅仅在某些方面略微违背前述的抗震建筑基本原则,却不仅充分考虑了日本“过去25年在日本已经建造了超过1000座基础-隔离的建筑”的经验,而且“引进了高层建筑中使用的世界头一套地震活性基础隔离系统”。
 
台北101大厦,总高508公尺,为全球首创101层的多节式摩天大楼,第27层至第90层共64层中,每8层为一节,共8节,每层外墙均外斜7度,加上处处可见的传统风格装饰物,有结节高升,花开富贵之意象。
 
    据《摩天大楼》网站介绍[3],为了应付地震及台风的摇晃,TAIPEI 101拥有世界最大的被动式调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper),此即有名的800吨大港球,用钢缆从92层吊到88层楼高度。此球平时用以抵消风力对大楼产生的摇晃,放任其微摇晃;而当剧烈地震或台风来袭时,它能减轻大楼的摇晃程度。
 
    从相片看[4],台北101大厦,除508公尺超高101层外,无论平面方向、垂直方向或空间上,其结构设计都相当规则对称,与总体抗震性能没有冲突。
 
即便如此,为了应付超高101层所加剧的“地震及台风的摇晃”,它应用了“世界最大的被动式调谐质量阻尼器”。
 
    与日本东京的26层的上述建筑设计相比,52层的央视新楼无论在平面方向、垂直方向,还是在空间形状上,全面践踏抗震建筑所有基本原则。但是,从公开报道来看,央视新楼的设计中反倒没有考虑日本过去25年高层建筑抗震基础隔离的经验,没有采用任何有效的基础隔离措施,更不用说考虑日本建筑界最新的地震活性基础隔离系统。
 
    为什么这样?道理非常简单:与日本强震频发地区建筑设计单位具有丰富抗震建筑设计经验的设计师们相比,央视新楼无论国外设计单位的设计师们,还是国内结构工程设计单位的设计师们,还是抗震安全审核单位的“专家”,显然都是一些对于强震频发地区抗震建筑设计毫无任何经验的设计师与“专家”。他们显然还是一些高傲自大的设计师与“专家”,根本不将日本与台湾强震频发地区建筑设计单位具有丰富抗震建筑设计经验的设计师们及其经验放在眼里,不屑征求他们的意见。
 
请央视新楼的国外概念设计单位(荷兰大都会建筑事务所)、国内结构工程设计单位上海现代设计(集团)有限公司)、工程施工单位(中建三局钢结构公司)、建筑安全审查单位(建设部全国超限高层建筑审查委员会)告诉我们:你们在央视新楼的设计、结构、施工过程中引入采用了哪些、能量消散装置、地震活性基础隔离系统、阻尼器装置等减震装置
 
参考文献:
 
[1] M. Mezzi, Deformation vs. stiffness. motion vs. fixity. new vistions in seismic concept design, The 14th World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, China
 
[2] Yozo Shinozaki et. al., A design of tall building with semi-active base-isolation system, The 14th World Conference on Earthquake Engineering October 12-17, 2008, Beijing, China
 
 
 
附录:央视新楼国外“概念设计”单位设计无视“以人为本”不考虑生命安全典型设计
 
 
      建筑师设计的其它疯狂建筑:《斯柯特塔》(Scotts Tower
 
荷兰大都会建筑事务所网站上宣传为泰国曼谷设计的又一座更加疯狂的建筑:
   
       央视新楼、央视文化中心、Scotts Tower塔、以及为泰国曼谷设计的所有这些建筑表明,央视新楼"概念设计"者库哈斯为首的荷兰大都会建筑事务所的建筑设计中不是将建筑安全与建筑功能放在首位,而是将建筑设计的怪异性放在首位,即便将来在这些怪异建筑中生活工作的人的生命安全及其家人幸福置于陷入危险中也在所不惜!
 
参考文献:
The Madness of the Builders — China Tower Burns, 2009-02-09

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