高263.3米的襄阳大厦位于湖北省武汉市武昌区。进出大楼的很多人可能并不知道,一整套结构安全监测处置系统,正24小时密切盯紧可能影响大楼的“风吹草动”。
10月底,记者跟随中国地震局“防震减灾高质量发展进行时”主题采访活动来到武汉,实地探访襄阳大厦。在这里,9台强震仪、2台风速风向仪、3台风压仪、2台倾角仪、8台静力水准仪,构成了对大楼的多参量结构监测台阵。
湖北省地震局武汉地震科学仪器研究院副院长、正高级工程师杨江介绍,未来几十年,超高层建筑结构健康安全将是全社会关注的重点问题。环境侵蚀、材料老化、载荷的长期效应、自然灾害的疲劳效应和突变效应、地震灾害……这些都会导致超高层结构系统的损伤积累和抗力衰减。一栋是新楼,一栋是已经建成几十年的旧楼,二者虽然外表一样,但内里已经悄然发生改变。
强震动监测,正是对建筑进行结构健康监测的最有效手段之一。类似的监测站,设置在武汉市156栋超高层建筑中,已经形成了全国最大规模的超高层建筑强震动监测台阵。通过部署在本地的边缘计算系统,可实时进行数据分析,若震害发生,可立即响应。
除了应对地震、天气等自然灾害影响,系统的持续监测还有助于发现建筑结构的长期性退化,为相关研究提供长期数据支撑。
武汉市主城区沿江而建,武汉市的建筑大部分分布在软弱的河湖沉积之上,一旦发生地震,软的土壤层会放大地震波的影响。同时,武汉高层建筑多,地震中的长周期地震波易与高楼再次共振形成放大效应,社会影响比较大。
杨江告诉科技日报记者,根据传感器分布点位不同,大楼结构不同,结构监测系统的算法也不同,为满足更多不同类型业主单位的需求,这套系统还能进行个性化、自动化产出服务。
今年4月,台湾花莲近海发生7.3级地震。千里之外的襄阳大厦监测台阵,就捕捉到了这远方的震动。
襄阳大厦结构底层测点记录到这次地震引起的峰值加速度约为0.6伽,结构顶层的峰值加速度达到3.3伽,晃动持续了数分钟。不过,此次强震影响,对襄阳大厦来说,就像“一阵风吹过一样”。
如果出现破坏性更大的地震,平时低调“隐身”在襄阳大厦电梯顶层控制机房内的电梯地震开关,就能大显身手。
我国已建设完成全球最大规模的地震预警网,湖北省地震局研发的电梯地震开关,可以在接到地震预警信息后自动紧急处置,发挥出地震预警“最后一公里”的实际减灾效益。
记者在湖北省地震局新楼内体验了这一地震开关。工作人员发出虚拟地震预警信息,安装在电梯内的地震预警终端便会自动弹出警报。此时,地震开关开始了工作:如预测地震烈度超过设定阈值,便会控制电梯启动消防模式,电梯将运行并停至一层;在行进过程中,如果破坏性地震波即将到达,则切换启动“地震模式”,电梯会在最近层停靠,之后打开轿厢门并锁定。预警盲区内,电梯地震开关通过内置高精度加速度测量和算法判断,直接启动“地震模式”。
目前,电梯地震开关已经在湖北省、甘肃省和辽宁省进行了30余个点位的示范应用,同时将在全国多震省份开展示范应用。
这样的开关,也已拓展用于家用燃气领域。地震预警信号到来时,它能根据预估的损伤程度,自动切断燃气。
11月7日,湖北省地震局相关负责人告诉记者,随着我国城市化进程的快速推进,大城市防灾减灾需求旺盛,对地震人进一步深化科技服务提出了新的更高要求,他们也在培育地震科技服务的新增长点,努力开创“防震减灾+”服务新局面。