大家都遭台风,为啥李嘉诚的这栋楼玻璃全碎了?

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2018年第22号台风“山竹”在9月16日袭击香港,台风中心从香港以南100公里的位置经过,不仅让香港挂出十号风球,也在台风过后留下一地鸡毛。锅碗瓢盆甚至屋顶被吹飞都不在少数,甚至连不少建筑物外立面上的玻璃窗也都纷纷“爆裂”。

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本来作为台风灾情,玻璃爆裂只是各种惨照的一种。但是有一幢楼却因为特别惨引发了大家的争议。那就是香港红磡海滨广场二座。由于在几张照片中,这栋大楼一侧的玻璃幕墙从上到下几乎全部碎裂,因此引发了人们关于这楼建筑质量的担忧。

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看到这样大面积的玻璃破碎,很容易让人想到是玻璃的质量有问题

相关的话语很快就往两个方向发展:房地产方面的媒体直指红磡海滨广场二期的管理方是长江实业,并且引用“长江实业楼盘质量在四大开发商中最差”的民间传闻开始蹭热度。因为长江实业的老板是李嘉诚,所以这个故事背后的指向就可想而知了;另一种则是部分媒体报道底下评论里有关“Made in China”的恶意猜测了。

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有人要黑内地,有人想黑长江实业,反正也是脱不了质量差的思路

笔者作为一个军迷,本来也不懂建筑,只能凑合着用一些简单的物理常识,大致来分析一下,权当抛砖引玉,期待更加专业的解读。

首先,也是最重要的一点,玻璃并不是被台风直接吹碎的,因为破碎玻璃的位置,根本不在酒店的迎风面。

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红磡海滨广场的靠海一面,和损坏一侧的大楼造型并不相符

红磡海滨广场包括三幢楼,分别是九龙海逸君绰酒店和两幢写字楼——海滨广场一座和海滨广场二座。这其中九龙海逸君绰酒店和海滨广场一座位于红磡码头旁临海而建,在台风来袭的时候自然是首当其冲,正面承受台风的冲击,但是这回玻璃碎裂最多的却并不是他俩,而是位于两座大楼北面,位置更靠九龙半岛内陆,也被九龙海逸君绰酒店和海滨广场一座所遮挡的海滨广场二座。

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谷歌地图上利用3D模型展示的红磡海滨广场的布局,不难发现海滨广场二座是最靠内的

如果进一步结合分析这次拍摄的照片和过往这座大楼的街景照片,不难发现,海滨广场二座大面积玻璃碎裂的,是大楼位于环海街和德安街交叉口的一侧立面,也就是大楼靠北的一角。进一步观察不难发现,在大楼靠北的立面上有大量的玻璃碎裂,而紧邻的靠西立面上却只有寥寥几面玻璃破碎;更加不寻常的,则是海滨广场一座虽然只有较少的玻璃碎裂,却几乎全部集中在大楼仅有的靠北立面上。

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大楼灾后的照片(上)与同角度的谷歌街景照片(下)

也就是说,大楼靠北的一面,即背风的一面承包了绝大多数的破碎玻璃。考虑到这面所在街口的对面不到50米就是15层高的黄埔花园红棉苑的各栋高层住宅,加上台风中心位于香港南方,显然也不可能有来自北方的强风来吹裂这些玻璃。

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从这个角度看,玻璃破碎的位置完全是背风面

真正引发玻璃碎裂的,是大风引发的空气负压。

玻璃幕墙作为各类高层建筑的外立面,与一般建筑的外墙作用并不完全相同。由于并不属于建筑承力结构的一部分,因此这类大楼在玻璃幕墙上的缺损虽然会影响大楼内相应单元的生活工作,但并不会影响建筑物本身的强度和安全。也正因此,玻璃幕墙的重量都要比同等尺寸的砖墙或者水泥墙轻很多,从而在建筑建造中减轻承力结构的负荷。也因为同样的理由,想让玻璃幕墙和砖墙一样坚固,既不现实,也无必要。玻璃幕墙主要承担的载荷并非建筑本身,根据《玻璃幕墙工程技术规范》,玻璃幕墙的设计主要取决于风载荷作用,幕墙面板本身必须具备足够的承载能力,避免在风载荷的作用下破碎。

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当然,风本身是很难把玻璃直接吹碎的,它所依靠的就是玻璃两侧的压力差。由于大楼本身的内外通风能力有限,因此玻璃幕墙两侧的压力一般来说并不完全均等,而在大风冲击玻璃幕墙时,迎风面上由于空气流动受阻,速度降低,风的部分动能变为静压,使迎风面的气压大于大气压,在正面形成正压区,而在建筑物的背风面,由于在气流曲绕过程中形成空气稀薄现象,这里的压力则小于大气压,形成负压区和涡流。

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不同尺寸建筑物的负压区域

而在多栋高楼密布的建筑群中,当它们的密度较高时,这些建筑物的拐角和巷道内在遇到大风后的风速也要更高、风力更大,流场分布也不均匀,这种不均匀、不稳定的高速风一方面极可能发展为较强风速区和较大负压区,另一方面则会进一步加剧玻璃振动频率,引起玻璃的破碎。从这个原理推广出去,海滨广场二座的靠北立面,恰好就是整个红磡海滨广场三幢楼这一建筑整体的负压区,而这三幢楼由于又位于红磡海边,在承接台风时没有遭到任何缓冲,因此负压区的能量也就最大。

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这个街角就是负压最强的位置

如果只是单纯的一个负压区,即使是台风,按照建筑的设计,既然正压区的迎风面能够顶住,理论上负压区也不会有太大的问题,但问题就在于红磡海滨广场东北面还有一幢更高的高楼——同样由长江实业开发的海明轩高层住宅项目。这幢高楼同样靠海而建,与红磡海滨广场只有一街之隔,结果就是红磡海滨广场的北立面要同时承受台风产生的负压区和台风下渠道效应产生的高风速,两相叠加,很可能就超过了玻璃幕墙的承压能力,导致玻璃陆续出现大面积的碎裂,并且继而产生连锁反应,形成台风后的这种惨象。

而如果建筑物在迎面有较大开口(玻璃幕墙上用于通风的窗口或者专门的通风井之类),则理论上玻璃要收到内部由迎风面传导而来的高压与外部负压区的双重压力,考虑到红磡当晚的瞬时最大风速曾达到141公里/小时,这玻璃要是不碎,设计师反而要被扣钱了——冗余设计高到这个地步的楼,造价得多么不划算啊!

相比之下,其他一些建筑,比如同样临海的红磡海逸豪园,虽然也有玻璃窗碎裂,但因为那些玻璃既不是大面积的玻璃幕墙,也没有负压区和渠道风的叠加,因此事故整体上趋向于偶然的个别事故。

正是巷道风的叠加,让这个位置的负压区进一步加强

实际上,这一位置在台风季节出现大面积的玻璃幕墙碎裂并非没有先例可循。2008年14号台风“黑格比”在当年9月23日八号烈风或暴风信号袭击香港,中心位于香港东南偏南210公里,当时香港天文台发布八号风球,即八号烈风或暴风信号,位于红磡附近的京士柏观测站测到最高112公里/小时的瞬时最大风速。当时的红磡海滨广场二座在同样的位置就发生过大量玻璃幕墙破碎的事故——香港天文台在文件记载中特意提到了“黑格比”导致大约50扇玻璃破碎,媒体则声称有大约百多块玻璃。考虑到“山竹”来袭时香港挂出的是十号风球,而京士柏观测站更是观测到了最高141公里/小时的瞬时最大风速,红磡海滨广场二座这回大约三百块以上玻璃的破碎情况,显然也就不足为奇了。

2008年香港电视台有关红磡海滨广场二座玻璃幕墙破碎的新闻

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香港天文台在《2008热带气旋》总结资料中对黑格比台风的介绍

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香港天文台在《2008热带气旋》中刊载的黑格比台风部分风速

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香港天文台对“山竹”台风的测速

那么是否是红磡海滨广场在设计时没有考虑到这一情况呢?结果显然是否定的,红磡海滨广场三幢建筑于1995-1996年相继建成。而毗邻的海明轩要迟到2001年才能建成。尽管两个项目都是长江实业所建,但在设计红磡海滨广场时,自然没有预料到未来会出现由于新建毗邻建筑导致的负压和渠道风叠加的问题,而在设计海明轩时,相关的抗风研究很可能也只顾及海明轩本身而没有考虑对毗邻楼盘的影响。这才使得红磡海滨广场在多次台风中反复中招,且灾情随着风速加快更加严重。

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尽管红磡海滨广场和海明轩是两个不同的项目,现在它们的存在却共同导致了这一位置的连续事故

不过在这次风灾之后,能否对红磡海滨广场的建筑进行改进,恐怕也要打上一个大大的问号。这倒不是说长江实业不愿加强这一部分,而是对于一幢竣工20多年的大楼,对一整面的玻璃幕墙进行全面的加强极有可能会影响大楼原本设计的平衡,而红磡海滨广场与海明轩的这种布局也是木已成舟无法更改,在这样的情况下,除非设计人员能够用新技术完美解决这一面的强度问题,否则当下一次台风来袭的时候,也许红磡海滨广场二座的租客们依然只能烧香自求多福了。

500(转载:观察者网)

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