湖北研发超高层建筑地震监测系统，成功预警1000公里外地震

湖北研发超高层建筑地震监测系统，成功预警1000公里外地震

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。针对这一挑战，湖北省地震局研发的“超高层建筑强震动健康监测系统”已在全市多个地标性建筑中应用。这套系统不仅能在地震发生时实时监测建筑物的结构状态，还配备了电梯地震开关等设施，能够在破坏性地震波来临前自动采取措施保护人员安全。通过这套先进的防震黑科技，武汉市的超高层建筑在地震面前变得更加坚固，为市民提供了更高的安全保障。

“超高层建筑强震动健康监测系统”采用多技术手段融合的方式，实现了预（报）警信息的自动快速推送。系统通过加速度仪、地震仪等高灵敏度检测设备，实时监测建筑结构的振动信息。这些设备能够捕获更高的共振频率，并通过传感器阵列对建筑结构损伤进行检测和定位。基于IEEE 802.3cg 10BASE-T1L标准的创新以太网交换机ETH-T1L模块，可以连接加速度计、记录仪和其他数据集中型设备，实现多种数据记录仪组网，并提供1200米以上距离的10MBps数据传输及供电。

系统的核心创新在于其全流程架构设计和结构健康诊断核心算法。通过云边协同软件开发和多类型硬件集成，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”。该系统能够自动生成监测结论，实现24小时不间断的结构安全监测。

2023年10月，强震动健康监测系统在襄阳大厦建成投入运行。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，高263.6米。系统通过27台监测设备，对大楼结构进行全方位监测。这些设备总造价在60多万元，布设在大厦不同部位，共同守护着大厦的结构安全。

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。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。

2024年4月3日清晨，某地近海发生7.3级地震。远在1000公里之外的襄阳大厦的结构台阵记录到了这次地震事件。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，这一晃动幅值仅为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。

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。这次强震之后，系统将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捕捉到。

随着我国高层建筑、大型油罐等柔性结构的不断涌现，有效防范长周期地震动震害已十分迫切。然而，我国当前地震烈度速报和预警工程建设未涉及长周期地震动的预警和相关信息发布。相比之下，日本的长周期地震动业务体系已经较为完善，通过观测业务、预测技术和预测业务的逐步推进，建立了完善的长周期地震动业务体系。

湖北省地震局武汉地震科学仪器研究院副院长杨江表示，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。未来，该系统有望在更多城市和建筑中推广应用，为我国超高层建筑的地震安全提供更加坚实的保障。

“超高层建筑强震动健康监测系统”是湖北省地震局在城市设施地震风险感知和评估方面的重要创新。系统通过多技术手段融合，实现了预（报）警信息的自动快速推送，直接服务于大楼业主。在襄阳大厦的示范应用中，系统成功监测了多次地震事件，展现出良好的性能和可靠性。专家评审认为，该系统布设合理，具有广泛的推广应用前景。随着我国高层建筑的不断增加，该系统有望在更多城市和建筑中推广应用，为我国超高层建筑的地震安全提供更加坚实的保障。