通讯员 王维维

武汉市近年来陆续兴建了大量高层建筑，少数市区地处江汉沉积平原，松软土层对远方大震能量有放大效应，须高度关注高层建筑的地震灾害风险。近年来襄阳、宜昌、荆州、咸宁等地陆续新建了一批地标性超高层建筑，也需要引起重视。

“随着超高层建筑结构长时间服役，安全需求也尤其突出，这套系统的经济、社会、安全价值也越来越凸显。”近日，武汉地震科学仪器研究院副院长杨江表示，“超高层建筑强震动健康监测系统”发挥防震减灾实效，护航韧性城市安全。

破解监测结果自动化生成难题

为了解决超高层建筑健康诊断产出数据自动生成难题，2022年8月，杨江提出研发思路：在震害发生时，通过多技术手段融合实现预（报）警信息自动快速推送，产出结果直接服务于大楼业主，发挥减灾实效。

“最难的关口是把各个模块统合，设计出一套满足用户服务和自动化产出准确性的完整架构。”杨江将团队分成若干小组向难而行，自己继续完善全流程架构设计。

团队进入攻关期。一时间，他们翻阅文献资料，运用国内最新技术，结合用户防灾减灾需求，他们反复测试、研讨、攻关，加班加点，通过全流程架构设计、结构健康诊断核心算法研究、“云边协同”软件开发、多类型硬件集成等多技术手段融合，形成了一整套直接面向超高层建筑服务的“强震动健康监测系统”。

2023年8月，凝聚着团队汗水、泪水的“强震动健康监测系统”诞生了，该系统对大楼结构保健监测，实现自动生成结论。

我国首个全套“听诊”高楼诞生

“强震动健康监测系统”建成了，但要找到合适试验对象并不容易。

愁眉不展之际，中南建筑设计院总工程师向杨江推荐了襄阳大厦。这是一座由地上58层的超高层塔楼和地上5层裙房组成的超高层综合体。

为何选中襄阳大厦？“襄阳大厦即将投入使用，高263.6米，目前超高层建筑高度多集中在200至300米，它的‘身高’有代表性；采用框架－核心筒结构，也就是方正、异形兼备；大厦同时有高档写字楼和高端酒店两种功用；同时处在沙湖、长江之畔，是江城特色地貌气候中的公共建筑，更对狂风的监测影响具有典型性。”杨江笑着说，这栋大楼的地震监测“使命”既巧合又天然。

2023年8月，杨江团队进入襄阳大厦开展结构监测台阵施工。选址、安装、调试……一切忙中有序、科学规范。无人机围绕大楼航拍实景，通过数字孪生技术模拟实景大厦模样，全新的视角让大厦的居民眼睛一亮。

“这些大大小小的匣子总造价在60多万元。”武汉地震科学仪器研究院副总工程师范涛说，布设在襄阳大厦不同部位的27台监测设备摆放到1.5平方米的办公桌面，刚刚能摆满。它们共同守护着大厦的结构安全。

“电梯地震开关一旦启动，就近在某个楼层打开门，然后自动断电，这样就不会导致电梯困人事件发生。”在装有地震开关的电梯前，范涛讲述，破坏性地震波对建筑结构影响足够大时，也会通过电梯地震开关控制电梯程控系统进行紧急处置。

2023年5月，湖北省地震局组织召开襄阳大厦多参量强震动健康监测系统建设方案专家评审会，邀请武汉理工大学、华中科技大学、中南建筑设计院有限公司、武汉地震工程研究院有限公司、中建三局等单位相关专家进行技术审查。

项目负责人对襄阳大厦多参量强震动健康监测系统建设方案进行了全面汇报，并对项目的预期产出进行介绍。技术审查专家组对项目建设方案进行了审查，并经质询和讨论形成技术评审意见。专家组认为，襄阳大厦示范应用系统建设方案布设合理，多种技术手段相互融合，项目产出丰富、实用，具有广泛的推广应用前景，一致同意方案通过。同时专家组在传感器选型、工程实施、土结相互作用研究等方面提出了改进建议。

2023年10月，强震动健康监测系统在襄阳大厦建成投入运行。

小震安心，大震减灾

“强震动监测系统的实时预警及报警功能可以帮助人员及时了解震害影响，并进行有效紧急处置，减少人员伤亡，实现‘小震安心、大震减灾’。”杨江说，狂风来了，超高层建筑摇摆幅度，监测清晰可见，系统给出防灾减灾建议；破坏性地震发生，预（报）警系统获取通过国家地震预警信息，自动产出信息。

4月3日清晨，某地近海发生7.3级地震。远在1000公里之外襄阳大厦的结构台阵记录到了这次地震事件。

“对于超高层建筑结构，远方大震通过共振主要影响建筑内居民的舒适感，造成心理恐慌。”范涛介绍，该大厦结构底层测点记录到这次地震引起的峰值加速度仅约为0.6伽，结构顶层的峰值加速度在y方向达到3.3伽，且晃动持续了数分钟之久。尽管如此，这一晃动幅值为Ⅰ类建筑地震时保持正常使用功能的楼面加速度限值（约合245.2伽）的零头儿。

“人们更关心安全。对于超高层建筑，震害作用下的结构损伤通常采用最大层间位移角作为评判依据。”范涛分析，数据显示，结构顶层的最大水平位移在x方向仅约为12毫米，在y方向仅约为14毫米。相邻楼层最大层间位移角仅约为1/9800，远小于抗震规范要求的建筑在小震下的1/800的弹性层间位移角限值。

“我形容这次千公里之外的强震影响，对于襄阳大厦就像一阵风吹过一样。”杨江笑着说，除了远方大震，周边有感地震，这个系统也能毫秒捕捉到，每一个地震波发出的细微变化都逃不过系统的监测。

“这次强震之后，我们把襄阳大厦软件系统监测报警的阈值调为1200公里半径以内的7级以上地震，这样大半个中国的大地震都能通过监测系统发出预（报）警信息。”杨江描述该监测系统最新变化。

监测全省163栋超高层建筑，构建全国最大规模强震动监测台阵

近年来，湖北省地震局不断培育科技服务“新增长点”，推进超高层建筑强震动监测系统建设。目前，该局在武汉市156栋超高层建筑设置了515个强震动监测站点，形成了全国最大规模的超高层建筑强震动监测台阵，并实现了智能化管理。

近日，湖北省地震局已在宜昌国际广场、襄阳民发瑞际酒店和民发世纪广场A座写字楼，荆州楚天都市御湖一品、恩施州中心医院、随州恒大名都、孝感凤凰天仙城的7栋高层建筑开展结构健康监测布点。

“我们正在从武汉向全省布局延伸，全国最大规模的超高层建筑强震动监测台阵更加可靠。”湖北省地震局负责人表示。