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高層建筑共振晃動，預警預防是關鍵
??近日，深圳市福田區高層建筑賽格廣場大廈出現晃動情況，福田區接報后組織專家到場對大樓安全進行檢測，經過初步檢測排查，大廈主體結構安全，大樓周邊場地未見地面開裂情況。
隨著經濟社會的發展，我國各地的高層、超高層建筑越來越多，建筑物安全一直是廣受關注的話題。相關專家在接受《中國科學報》采訪時表示，我國對于高層、超高層建筑物，從選址、設計、審批到施工、監理、驗收等，都有很嚴格的標準和規范，“小震不壞，中震可修，大震不倒”已成為建筑物設計施工的基本理念。
可排除地震原因
據@福田發布5月19日深夜通報，受深圳市住建部門委托，5月18日晚上21時至19日下午15時，多家專業機構對賽格大廈的振動、傾斜、沉降等情況進行實時監測，該三項指標均遠遠小于規范允許值，監測數據未顯示異常情況。
專家初步認為，造成賽格廣場大廈震顫的原因是多種因素耦合，主要是風、地鐵運行和溫度影響的耦合，造成了大廈產生共振現象。
在中國地震應急搜救中心副研究員馮軍看來，由于共振原因導致建筑物震動或晃動，賽格廣場大廈并非是唯一。多年前，河北邢臺地區的一棟居民樓也發生了多次類似的晃動情況，接報后馮軍與同事前往現場進行了調查。
“我們通過檢查，發現該居民樓結構仍然完好，承重柱體和橫梁等也沒有破壞，墻面也沒有地震導致的特有‘X’型剪裂，發生晃動的僅有該居民樓一棟建筑。綜合分析我們認為該居民樓晃動不是地震造成的，應該是其他地方的振動傳導到居民樓，產生共振的結果。”馮軍告訴《中國科學報》，直至目前，該居民樓仍然完好且照常使用。
馮軍表示，專家們對賽格廣場大廈進行檢查時，也會對建筑結構、承重部分、墻面等進行細致調查。“根據專家們給出的報告，且目前大廈周圍建筑沒有產生類似的晃動現象，基本可以排除大廈晃動是地震的原因。”
中國科學院地質與地球物理研究所工程師、北京中科深源科技有限公司（簡稱“中科深源”）創始人李學良也表示，“國家地震局消息顯示，大廈晃動時當地沒有監測到天然地震，大廈周圍的房子沒有發生晃動，可以排除大廈晃動是地震的原因；但也不排除大廈晃動是由于工程施工或地下交通等其他地方的工業振動，通過地層傳導到建筑物發生共振所致。”
李學良表示，從地震波傳播角度看，深圳地區覆蓋層較薄，基巖為較硬的花崗巖。“這是優勢也是劣勢。一方面基巖硬有利于建筑基礎，不易發生沉降；另一方面硬的基巖也容易發生振動傳導，衰減小、傳播距離遠，覆蓋層易發生共振放大等現象。”
開展建筑物安全隱患調查
有資料顯示，賽格廣場大廈因為建設年代較早，當時大廈并未安裝阻尼器。
馮軍認為，在后期對大廈進行加固、抗震防護等作業時，加裝阻尼器、采用減隔震技術和材料等舉措，是非常必要的，且阻尼器對預防共振的效果會非常好。
目前，我國對高層、超高層建筑有嚴格的審批流程。而高層、超高層建筑在規劃、設計時，也往往會關注共振對建筑物的影響。馮軍介紹，在高層建筑規劃、設計時，都要事先測量建筑物所在地區的“地脈動指標”，也就是大地固有的振動頻率。
通過地脈動測量和分析，可以從中獲取有關場地周期特性的信息，為工程抗震和隔振設計提供場地的卓越周期和脈動幅值，進而對建筑的形狀、結構進行優化設計，避免建筑物與大地產生共振。
李學良表示，隨著我國城市建設的不斷推進，對城市建筑物由于共振等外力作用和老化等內在因素導致的安全隱患進行調查、預警、預防，十分必要。“工程施工、地鐵運行、風力吹動等，多種因素疊加容易使建筑物產生共振現象，給建筑物帶來安全隱患。要積極對建筑物面臨的這些安全隱患進行調查，以便采取相關措施。”
“我國建筑物結構復雜多樣，有土木結構、磚混結構、鋼筋混泥土結構、鋼結構等，不同結構有不同的振動頻率，振動對不同結構建筑物造成的危害也不盡相同。在調查時，要著重查看結構類型、承重部分、易破裂面等，并有針對性地采取抗震加固措施。”馮軍建議。
同時馮軍強調，除了施工、地鐵運行等導致城市建筑產生共振外，我國主要是要預防地震帶來的破壞。
“地震時主要產生縱波（P波）和橫波（S波）。P波主要造成建筑上下震動，危害相對較小；S波沿著地面傳播，雖然傳播速度慢，但對建筑物造成的破壞力大，往往使建筑物形成‘X’型剪裂，從而使建筑物垮塌。”馮軍介紹。
正是由于地震會造成建筑物的極大破壞，所以我國的建筑物在建設時，都會采取嚴格的抗震標準。馮軍介紹，目前高層尤其是超高層建筑，從選址、設計、審批到施工、監理、驗收等，都有很嚴格的標準和規范，也往往會采用阻尼器、減隔震技術和材料等，盡量做到“小震不壞，中震可修，大震不倒”。
新技術助力災害預警
在李學良看來，我國城市對于建筑物共振、地震等安全監測還有待持續推進，而5G通信等新技術的出現，使數據快速傳輸成為可能，城市建筑物安全預警也會越來越及時。
“一是要對重點建筑物安裝監測設備，實時監測建筑物遭受的地震、工業振動等影響；二是城市也要全面部署監測設備，形成城市建筑物安全監測網，即時捕捉到像賽格廣場大廈出現晃動這樣的事件數據，為專家快速分析振動源是否來自地下提供判斷依據，縮短政府決策時間和形成快速處置方案。”李學良建議。
由傳感器采集的海量振動數據，以往很難做到及時傳輸或快速處理。但隨著5G通信等新技術的出現，海量數據快速傳輸成為可能，這有利于我們對數據進行及時獲取和處理分析，以便及時采取預警預防措施。
李學良所在的中科深源公司，正在推動將自主研發的高精度、寬頻帶地震探測設備應用于城市淺層地下空間探測與安全監測。在成都市，中科深源開展了5平方公里地下空間探測項目，對成都市地下空間的分層結構進行精細建模，將來可為城市規劃、設計、施工、環保等提供依據。在三亞市，中科深源開展了“透明三亞”項目，對三亞地下結構進行模型勾勒和工程開挖模擬預警，為城市應急安全等提供指導。
“下一步，我們將聯合中科院地質所、國家地震局、吉林大學等研究單位，共同開展城市振動安全監測研究與試驗工作，加快推進城市道路塌陷、工程施工振動、城市地災、橋梁隧道、大型建筑健康等城市安全監測。”李學良介紹。
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