深圳龍崗一大廈有異響振動(dòng)，高層建筑安全如何保障

5月18日，龍崗街道百富興大廈居民報(bào)警稱樓體有異響和振動(dòng)。接報(bào)后，市、區(qū)相關(guān)部門及街道辦立即趕赴現(xiàn)場處置。該樓棟居民已全部安全疏散。相關(guān)部門組織專家第一時(shí)間啟動(dòng)房屋結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測及安全評(píng)估，有關(guān)原因正在調(diào)查中。

一、超高層建筑晃動(dòng)事件

2019年，深圳賽格大廈發(fā)生了明顯的側(cè)擺晃動(dòng)，引起了公眾的廣泛關(guān)注和媒體的報(bào)道。雖然最終確認(rèn)是由桅桿風(fēng)致渦激共振引發(fā)大廈振動(dòng)，但是，因“5·18”賽格廣場大廈振動(dòng)事件應(yīng)急搶險(xiǎn)工程而引起的經(jīng)營損失約5500萬元，這一震動(dòng)可謂損失巨大。

▲深圳賽格大廈晃動(dòng)

2019年，西班牙塞維利亞城市摩天大樓晃動(dòng)：位于西班牙塞維利亞的一座摩天大樓在2019年發(fā)生了晃動(dòng)，引起了當(dāng)?shù)鼐用竦目只拧Ｕ{(diào)查發(fā)現(xiàn)，晃動(dòng)是由于大樓設(shè)計(jì)和施工中的缺陷導(dǎo)致的。

2018年，印尼雅加達(dá)摩天大樓晃動(dòng)：印尼雅加達(dá)一座超高層摩天大樓在2018年晃動(dòng)，引起了當(dāng)?shù)鼐用竦目只拧Ｔ摯髽潜徽J(rèn)為是地震引起的搖晃，但后來的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，主要原因是大樓建造過程中使用了廉價(jià)材料和違反了規(guī)定。

近年來，全球各地接二連三發(fā)生超高層建筑晃動(dòng)事件，讓公眾不禁對超高層建筑的安全性產(chǎn)生了懷疑。此次百富興大廈再次提醒我們，超高層建筑的安全性是不容忽視的重要議題，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測和安全管理，實(shí)現(xiàn)對建筑的信息化監(jiān)測、預(yù)警和安全保障響應(yīng)管理體系，最大限度地降低建筑安全運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)。

二、什么是建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測?

建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測指的是針對工程結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別及其特征化的策略和過程。結(jié)構(gòu)損傷指的是結(jié)構(gòu)材料參數(shù)及其幾何特征的改變。

建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是一種對建筑結(jié)構(gòu)完全無損傷的科學(xué)監(jiān)測方法，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測過程涉及使用周期性采樣的傳感器(智能結(jié)構(gòu)診斷器)陣列獲取結(jié)構(gòu)響應(yīng)，損傷敏感指標(biāo)的提取，損傷敏感指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析以確定當(dāng)前結(jié)構(gòu)健康狀況等過程。

▲建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

特別聲明：萬賓科技致力于城市生命線監(jiān)測儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，文中涉及軟件系統(tǒng)皆為友商提供。

三、為什么要進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測?

超高層建筑因其投資大、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、建設(shè)工期長、施工工藝復(fù)雜、使用年限長等特點(diǎn)，超高層建筑使用期間受超常荷載、材料老化、構(gòu)件缺陷等因素的作用，結(jié)構(gòu)將逐漸產(chǎn)生損傷累積，從而使結(jié)構(gòu)的承載能力降低，抵抗自然災(zāi)害的能力下降。如遇地震、臺(tái)風(fēng)等災(zāi)難性荷載作用時(shí)，或者近年偶發(fā)性風(fēng)致振動(dòng)、環(huán)境振動(dòng)源與建筑物結(jié)構(gòu)固有頻率產(chǎn)生的共振效應(yīng)作用，都將引發(fā)極為嚴(yán)重的危險(xiǎn)事故，災(zāi)情發(fā)生時(shí)將難以控制和評(píng)估。

超高層建筑結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測和災(zāi)情預(yù)警變得非常重要，因此全生命周期監(jiān)測和診斷超高層結(jié)構(gòu)的健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷，對可能出現(xiàn)的災(zāi)害進(jìn)行預(yù)警，評(píng)估服役結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性、耐久性和適用性具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

四、超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)

WITBEE?萬賓?超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)深度融合AIoT、5G/4G、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、大數(shù)據(jù)、三維可視化等技術(shù)，通過智能結(jié)構(gòu)診斷器、環(huán)境傳感器和視頻監(jiān)控等感知數(shù)據(jù)，可根據(jù)位移、沉降、傾斜、加速度、振幅、頻率、結(jié)構(gòu)溫度和動(dòng)態(tài)平衡等結(jié)構(gòu)監(jiān)測指標(biāo)，及風(fēng)力、溫度等外界條件，實(shí)現(xiàn)建筑物結(jié)構(gòu)安全預(yù)警和健康度的快速評(píng)估，有效預(yù)知建筑結(jié)構(gòu)變化趨勢，讓管理者隨時(shí)隨地了解和查看建筑物的運(yùn)行狀況，強(qiáng)化建筑物結(jié)構(gòu)安全監(jiān)管工作，輔助管理者進(jìn)行科學(xué)決策，減少風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生。

▲ 建筑結(jié)構(gòu)感知終端布署示例

五、超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測內(nèi)容

1、位移沉降監(jiān)測

通過在建筑樓頂、主要承重結(jié)構(gòu)位置安裝智能結(jié)構(gòu)診斷器(含北斗)，實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑的位移沉降數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)模擬模型，為建筑的穩(wěn)固性提供平臺(tái)解析。

2、傾斜監(jiān)測

通過在建筑物中的主要承重結(jié)構(gòu)，如墻、柱、梁等安裝智能結(jié)構(gòu)診斷器，實(shí)現(xiàn)對支撐結(jié)構(gòu)的傾斜監(jiān)測，維護(hù)建筑安全。

3、振動(dòng)監(jiān)測

周邊建筑物會(huì)對房屋建筑造成影響，如工地施工、管線鋪設(shè)等振動(dòng)，以及地震的振動(dòng)造成房屋結(jié)構(gòu)受損，在房屋周邊安裝智能結(jié)構(gòu)診斷器，實(shí)時(shí)監(jiān)測周邊地表的振動(dòng)情況，維護(hù)房屋建筑安全。

▲ 高層建筑結(jié)構(gòu)生命體征主要監(jiān)測指標(biāo)

六、超高層建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測儀器

智能結(jié)構(gòu)診斷器 EN300-G2

SHM結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)，集成多種自主核心算法和邊緣計(jì)算能力，超低功耗設(shè)計(jì)，可對建筑結(jié)構(gòu)(橋梁、隧道、房屋、廠房等)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測位移、沉降、傾斜、加速度、振幅、頻率、動(dòng)態(tài)平衡和環(huán)境溫度等指標(biāo)，結(jié)合萬賓開放平臺(tái)實(shí)時(shí)解算撓度、索力、裂縫、伸縮縫、車輛荷載和船撞報(bào)警等數(shù)據(jù)。定時(shí)監(jiān)測電子羅盤(朝向)、海拔高度、GPS定位、天文授時(shí)等。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)趨勢分析和數(shù)據(jù)異常預(yù)警，提高對突發(fā)事件的應(yīng)對能力，提升城市公共安全保障水平。強(qiáng)大的IoT彈性延展能力，讓每個(gè)單元相互獨(dú)立亦可組合拼圖，勾勒“一機(jī)一物一城”的數(shù)字孿生城市全景。

北斗高精度全球?qū)Ш蕉ㄎ荒芰Γ瑖a(chǎn)芯片級(jí)底層數(shù)據(jù)安全加密防御能力，手機(jī)NFC近場通信，智能續(xù)航充放電管理能力。采用整體密封工藝，提高整體防水、防塵和耐高低溫性能，防水等級(jí)可達(dá)IP67。

七、總結(jié)

超高層建筑的高度和復(fù)雜性使其面臨著特殊的結(jié)構(gòu)挑戰(zhàn)。建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測可以幫助及早發(fā)現(xiàn)和解決潛在的結(jié)構(gòu)問題，確保建筑的安全性，提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)和警報(bào)，幫助建筑管理者和相關(guān)部門及時(shí)采取措施，防止可能的災(zāi)難事件。