高层建筑共振晃动，预警预防是关键

　　近日，深圳市福田区高层建筑赛格广场大厦出现晃动情况，福田区接报后组织专家到场对大楼安全进行检测，经过初步检测排查，大厦主体结构安全，大楼周边场地未见地面开裂情况。

　　随着经济社会的发展，我国各地的高层、超高层建筑越来越多，建筑物安全一直是广受关注的话题。相关专家在接受《中国科学报》采访时表示，我国对于高层、超高层建筑物，从选址、设计、审批到施工、监理、验收等，都有很严格的标准和规范，“小震不坏，中震可修，大震不倒”已成为建筑物设计施工的基本理念。

　　可排除地震原因 

　　据@福田发布5月19日深夜通报，受深圳市住建部门委托，5月18日晚上21时至19日下午15时，多家专业机构对赛格大厦的振动、倾斜、沉降等情况进行实时监测，该三项指标均远远小于规范允许值，监测数据未显示异常情况。

　　专家初步认为，造成赛格广场大厦震颤的原因是多种因素耦合，主要是风、地铁运行和温度影响的耦合，造成了大厦产生共振现象。

　　在中国地震应急搜救中心副研究员冯军看来，由于共振原因导致建筑物震动或晃动，赛格广场大厦并非是唯一。多年前，河北邢台地区的一栋居民楼也发生了多次类似的晃动情况，接报后冯军与同事前往现场进行了调查。

　　“我们通过检查，发现该居民楼结构仍然完好，承重柱体和横梁等也没有破坏，墙面也没有地震导致的特有‘X’型剪裂，发生晃动的仅有该居民楼一栋建筑。综合分析我们认为该居民楼晃动不是地震造成的，应该是其他地方的振动传导到居民楼，产生共振的结果。”冯军告诉《中国科学报》，直至目前，该居民楼仍然完好且照常使用。

　　冯军表示，专家们对赛格广场大厦进行检查时，也会对建筑结构、承重部分、墙面等进行细致调查。“根据专家们给出的报告，且目前大厦周围建筑没有产生类似的晃动现象，基本可以排除大厦晃动是地震的原因。”

　　中国科学院地质与地球物理研究所工程师、北京中科深源科技有限公司（简称“中科深源”）创始人李学良也表示，“国家地震局消息显示，大厦晃动时当地没有监测到天然地震，大厦周围的房子没有发生晃动，可以排除大厦晃动是地震的原因；但也不排除大厦晃动是由于工程施工或地下交通等其他地方的工业振动，通过地层传导到建筑物发生共振所致。”

　　李学良表示，从地震波传播角度看，深圳地区覆盖层较薄，基岩为较硬的花岗岩。“这是优势也是劣势。一方面基岩硬有利于建筑基础，不易发生沉降；另一方面硬的基岩也容易发生振动传导，衰减小、传播距离远，覆盖层易发生共振放大等现象。”

　　开展建筑物安全隐患调查 

　　有资料显示，赛格广场大厦因为建设年代较早，当时大厦并未安装阻尼器。

　　冯军认为，在后期对大厦进行加固、抗震防护等作业时，加装阻尼器、采用减隔震技术和材料等举措，是非常必要的，且阻尼器对预防共振的效果会非常好。

　　目前，我国对高层、超高层建筑有严格的审批流程。而高层、超高层建筑在规划、设计时，也往往会关注共振对建筑物的影响。冯军介绍，在高层建筑规划、设计时，都要事先测量建筑物所在地区的“地脉动指标”，也就是大地固有的振动频率。

　　通过地脉动测量和分析，可以从中获取有关场地周期特性的信息，为工程抗震和隔振设计提供场地的卓越周期和脉动幅值，进而对建筑的形状、结构进行优化设计，避免建筑物与大地产生共振。

　　李学良表示，随着我国城市建设的不断推进，对城市建筑物由于共振等外力作用和老化等内在因素导致的安全隐患进行调查、预警、预防，十分必要。“工程施工、地铁运行、风力吹动等，多种因素叠加容易使建筑物产生共振现象，给建筑物带来安全隐患。要积极对建筑物面临的这些安全隐患进行调查，以便采取相关措施。”

　　“我国建筑物结构复杂多样，有土木结构、砖混结构、钢筋混泥土结构、钢结构等，不同结构有不同的振动频率，振动对不同结构建筑物造成的危害也不尽相同。在调查时，要着重查看结构类型、承重部分、易破裂面等，并有针对性地采取抗震加固措施。”冯军建议。

　　同时冯军强调，除了施工、地铁运行等导致城市建筑产生共振外，我国主要是要预防地震带来的破坏。

　　“地震时主要产生纵波（P波）和横波（S波）。P波主要造成建筑上下震动，危害相对较小；S波沿着地面传播，虽然传播速度慢，但对建筑物造成的破坏力大，往往使建筑物形成‘X’型剪裂，从而使建筑物垮塌。”冯军介绍。

　　正是由于地震会造成建筑物的极大破坏，所以我国的建筑物在建设时，都会采取严格的抗震标准。冯军介绍，目前高层尤其是超高层建筑，从选址、设计、审批到施工、监理、验收等，都有很严格的标准和规范，也往往会采用阻尼器、减隔震技术和材料等，尽量做到“小震不坏，中震可修，大震不倒”。

　　新技术助力灾害预警 

　　在李学良看来，我国城市对于建筑物共振、地震等安全监测还有待持续推进，而5G通信等新技术的出现，使数据快速传输成为可能，城市建筑物安全预警也会越来越及时。

　　“一是要对重点建筑物安装监测设备，实时监测建筑物遭受的地震、工业振动等影响；二是城市也要全面部署监测设备，形成城市建筑物安全监测网，即时捕捉到像赛格广场大厦出现晃动这样的事件数据，为专家快速分析振动源是否来自地下提供判断依据，缩短政府决策时间和形成快速处置方案。”李学良建议。

　　由传感器采集的海量振动数据，以往很难做到及时传输或快速处理。但随着5G通信等新技术的出现，海量数据快速传输成为可能，这有利于我们对数据进行及时获取和处理分析，以便及时采取预警预防措施。

　　李学良所在的中科深源公司，正在推动将自主研发的高精度、宽频带地震探测设备应用于城市浅层地下空间探测与安全监测。在成都市，中科深源开展了5平方公里地下空间探测项目，对成都市地下空间的分层结构进行精细建模，将来可为城市规划、设计、施工、环保等提供依据。在三亚市，中科深源开展了“透明三亚”项目，对三亚地下结构进行模型勾勒和工程开挖模拟预警，为城市应急安全等提供指导。

　　“下一步，我们将联合中科院地质所、国家地震局、吉林大学等研究单位，共同开展城市振动安全监测研究与试验工作，加快推进城市道路塌陷、工程施工振动、城市地灾、桥梁隧道、大型建筑健康等城市安全监测。”李学良介绍。

　　冯军也表示，预警预防始终是消除建筑物安全隐患的重要举措，各地要借助新技术、新手段、新方法，积极开展城市整体性预警预防工作。