中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
武漢市近年來陸續(xù)興建了大量高層建筑，少數(shù)市區(qū)地處江漢沉積平原，松軟土層對遠方大震能量有放大效應(yīng)，須高度關(guān)注高層建筑的地震災(zāi)害風(fēng)險。近年來襄陽、宜昌、荊州、咸寧等地陸續(xù)新建了一批地標性超高層建筑，也需要引起重視。
“隨著超高層建筑結(jié)構(gòu)長時間服役，安全需求也尤其突出，這套系統(tǒng)的經(jīng)濟、社會、安全價值也越來越凸顯?！苯?，武漢地震科學(xué)儀器研究院副院長楊江表示，“超高層建筑強震動健康監(jiān)測系統(tǒng)”發(fā)揮防震減災(zāi)實效，護航韌性城市安全。
破解監(jiān)測結(jié)果自動化生成難題
為了解決超高層建筑健康診斷產(chǎn)出數(shù)據(jù)自動生成難題，2022年8月，楊江提出研發(fā)思路：在震害發(fā)生時，通過多技術(shù)手段融合實現(xiàn)預(yù)（報）警信息自動快速推送，產(chǎn)出結(jié)果直接服務(wù)于大樓業(yè)主，發(fā)揮減災(zāi)實效。
“最難的關(guān)口是把各個模塊統(tǒng)合，設(shè)計出一套滿足用戶服務(wù)和自動化產(chǎn)出準確性的完整架構(gòu)?！睏罱瓕F隊分成若干小組向難而行，自己繼續(xù)完善全流程架構(gòu)設(shè)計。
團隊進入攻關(guān)期。一時間，他們翻閱文獻資料，運用國內(nèi)最新技術(shù)，結(jié)合用戶防災(zāi)減災(zāi)需求，他們反復(fù)測試、研討、攻關(guān)，加班加點，通過全流程架構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)健康診斷核心算法研究、“云邊協(xié)同”軟件開發(fā)、多類型硬件集成等多技術(shù)手段融合，形成了一整套直接面向超高層建筑服務(wù)的“強震動健康監(jiān)測系統(tǒng)”。
2023年8月，凝聚著團隊汗水、淚水的“強震動健康監(jiān)測系統(tǒng)”誕生了，該系統(tǒng)對大樓結(jié)構(gòu)保健監(jiān)測，實現(xiàn)自動生成結(jié)論。
我國首個全套“聽診”高樓誕生
“強震動健康監(jiān)測系統(tǒng)”建成了，但要找到合適試驗對象并不容易。
愁眉不展之際，中南建筑設(shè)計院總工程師向楊江推薦了襄陽大廈。這是一座由地上58層的超高層塔樓和地上5層裙房組成的超高層綜合體。
為何選中襄陽大廈？“襄陽大廈即將投入使用，高263.6米，目前超高層建筑高度多集中在200至300米，它的‘身高’有代表性；采用框架－核心筒結(jié)構(gòu)，也就是方正、異形兼?zhèn)洌淮髲B同時有高檔寫字樓和高端酒店兩種功用；同時處在沙湖、長江之畔，是江城特色地貌氣候中的公共建筑，更對狂風(fēng)的監(jiān)測影響具有典型性。”楊江笑著說，這棟大樓的地震監(jiān)測“使命”既巧合又天然。
2023年8月，楊江團隊進入襄陽大廈開展結(jié)構(gòu)監(jiān)測臺陣施工。選址、安裝、調(diào)試……一切忙中有序、科學(xué)規(guī)范。無人機圍繞大樓航拍實景，通過數(shù)字孿生技術(shù)模擬實景大廈模樣，全新的視角讓大廈的居民眼睛一亮。
“這些大大小小的匣子總造價在60多萬元?！蔽錆h地震科學(xué)儀器研究院副總工程師范濤說，布設(shè)在襄陽大廈不同部位的27臺監(jiān)測設(shè)備擺放到1.5平方米的辦公桌面，剛剛能擺滿。它們共同守護著大廈的結(jié)構(gòu)安全。
“電梯地震開關(guān)一旦啟動，就近在某個樓層打開門，然后自動斷電，這樣就不會導(dǎo)致電梯困人事件發(fā)生?！痹谘b有地震開關(guān)的電梯前，范濤講述，破壞性地震波對建筑結(jié)構(gòu)影響足夠大時，也會通過電梯地震開關(guān)控制電梯程控系統(tǒng)進行緊急處置。
2023年5月，湖北省地震局組織召開襄陽大廈多參量強震動健康監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)方案專家評審會，邀請武漢理工大學(xué)、華中科技大學(xué)、中南建筑設(shè)計院有限公司、武漢地震工程研究院有限公司、中建三局等單位相關(guān)專家進行技術(shù)審查。
項目負責(zé)人對襄陽大廈多參量強震動健康監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)方案進行了全面匯報，并對項目的預(yù)期產(chǎn)出進行介紹。技術(shù)審查專家組對項目建設(shè)方案進行了審查，并經(jīng)質(zhì)詢和討論形成技術(shù)評審意見。專家組認為，襄陽大廈示范應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)方案布設(shè)合理，多種技術(shù)手段相互融合，項目產(chǎn)出豐富、實用，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景，一致同意方案通過。同時專家組在傳感器選型、工程實施、土結(jié)相互作用研究等方面提出了改進建議。
2023年10月，強震動健康監(jiān)測系統(tǒng)在襄陽大廈建成投入運行。
小震安心，大震減災(zāi)
“強震動監(jiān)測系統(tǒng)的實時預(yù)警及報警功能可以幫助人員及時了解震害影響，并進行有效緊急處置，減少人員傷亡，實現(xiàn)‘小震安心、大震減災(zāi)’?！睏罱f，狂風(fēng)來了，超高層建筑搖擺幅度，監(jiān)測清晰可見，系統(tǒng)給出防災(zāi)減災(zāi)建議；破壞性地震發(fā)生，預(yù)（報）警系統(tǒng)獲取通過國家地震預(yù)警信息，自動產(chǎn)出信息。
4月3日清晨，某地近海發(fā)生7.3級地震。遠在1000公里之外襄陽大廈的結(jié)構(gòu)臺陣記錄到了這次地震事件。
“對于超高層建筑結(jié)構(gòu)，遠方大震通過共振主要影響建筑內(nèi)居民的舒適感，造成心理恐慌?！狈稘榻B，該大廈結(jié)構(gòu)底層測點記錄到這次地震引起的峰值加速度僅約為0.6伽，結(jié)構(gòu)頂層的峰值加速度在y方向達到3.3伽，且晃動持續(xù)了數(shù)分鐘之久。盡管如此，這一晃動幅值為Ⅰ類建筑地震時保持正常使用功能的樓面加速度限值（約合245.2伽）的零頭兒。
“人們更關(guān)心安全。對于超高層建筑，震害作用下的結(jié)構(gòu)損傷通常采用最大層間位移角作為評判依據(jù)?！狈稘治觯瑪?shù)據(jù)顯示，結(jié)構(gòu)頂層的最大水平位移在x方向僅約為12毫米，在y方向僅約為14毫米。相鄰樓層最大層間位移角僅約為1/9800，遠小于抗震規(guī)范要求的建筑在小震下的1/800的彈性層間位移角限值。
“我形容這次千公里之外的強震影響，對于襄陽大廈就像一陣風(fēng)吹過一樣。”楊江笑著說，除了遠方大震，周邊有感地震，這個系統(tǒng)也能毫秒捕捉到，每一個地震波發(fā)出的細微變化都逃不過系統(tǒng)的監(jiān)測。
“這次強震之后，我們把襄陽大廈軟件系統(tǒng)監(jiān)測報警的閾值調(diào)為1200公里半徑以內(nèi)的7級以上地震，這樣大半個中國的大地震都能通過監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出預(yù)（報）警信息?！睏罱枋鲈摫O(jiān)測系統(tǒng)最新變化。
監(jiān)測全省163棟超高層建筑，構(gòu)建全國最大規(guī)模強震動監(jiān)測臺陣
近年來，湖北省地震局不斷培育科技服務(wù)“新增長點”，推進超高層建筑強震動監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)。目前，該局在武漢市156棟超高層建筑設(shè)置了515個強震動監(jiān)測站點，形成了全國最大規(guī)模的超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣，并實現(xiàn)了智能化管理。
近日，湖北省地震局已在宜昌國際廣場、襄陽民發(fā)瑞際酒店和民發(fā)世紀廣場A座寫字樓，荊州楚天都市御湖一品、恩施州中心醫(yī)院、隨州恒大名都、孝感鳳凰天仙城的7棟高層建筑開展結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測布點。
“我們正在從武漢向全省布局延伸，全國最大規(guī)模的超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣更加可靠?！焙笔〉卣鹁重撠?zé)人表示。
來源： 湖北日報
通訊員 王維維
