房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)用研究

房屋安全直接關(guān)系到人民群眾的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。2008年5月12日14時(shí)28分04秒汶川發(fā)生里氏8.0級(jí)地震，一瞬間天崩地裂、滿目瘡痍，數(shù)萬(wàn)人的生命時(shí)鐘，在那一天停擺……這場(chǎng)浩劫喚醒了我們對(duì)生命的敬畏，也敲響了房屋安全的警鐘，我們無(wú)法阻止自然災(zāi)害的發(fā)生，卻有能力提升房屋安全等級(jí)，為人民生命財(cái)產(chǎn)安全多加一道保險(xiǎn)。當(dāng)前，除了自然災(zāi)害頻發(fā)導(dǎo)致的房屋安全問(wèn)題外，各地大量的違規(guī)拆改也同樣拉低了房屋安全系數(shù)。近年來(lái)，全國(guó)各地因建筑物年久失修、或不正當(dāng)使用導(dǎo)致的倒塌事故時(shí)有發(fā)生，如建筑物裂縫、傾斜、倒塌事故，且日趨嚴(yán)重。房屋安全隱患對(duì)人民的生命安全和生活造成了極大影響。眾多慘痛的教訓(xùn)表明，對(duì)老舊房屋進(jìn)行安全管理，對(duì)房屋結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)存在的安全隱患以便采取相應(yīng)處置措施、保障工程結(jié)構(gòu)安全使用、減少或避免人員與財(cái)產(chǎn)損失，是一項(xiàng)非常重要的工作。

老舊房屋存在的主要問(wèn)題

老舊房屋倒塌事故多是由地基基礎(chǔ)和承重結(jié)構(gòu)的承載力或穩(wěn)定性不足造成的。具體誘發(fā)因素包括施工質(zhì)量低劣、施工工藝或者施工順序錯(cuò)誤、使用管理不當(dāng)?shù)取Ｏ旅鎸?duì)部分倒塌事故主要原因作簡(jiǎn)要分析：

原因一：房屋地基承載能力不足、整體失穩(wěn)或變形過(guò)大

地基承載能力不足較多見的原因是地基應(yīng)力超過(guò)極限承載力，土地往往出現(xiàn)剪切破壞、地基基礎(chǔ)旁側(cè)土隆起、建筑傾斜或倒塌的現(xiàn)象。整體失穩(wěn)主要是指房屋建造在古老滑坡區(qū)或施工過(guò)程中引起新的滑坡，造成建筑物整體滑塌事故。地基變形過(guò)大主要是指不均勻沉降在上部結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生附加應(yīng)力而造成建筑結(jié)構(gòu)損壞，甚至倒塌。上述這3類原因造成的倒塌事故頗多，而最常見的誘因是未進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè)就進(jìn)行建筑工程的設(shè)計(jì)和施工。

原因二：柱、墻等垂直結(jié)構(gòu)破壞或失穩(wěn)

此類倒塌事故誘因具體表現(xiàn)為：

（1）磚柱、墻設(shè)計(jì)截面太小，磚柱、磚垛、承重空斗墻、窗間墻首先破壞，造成建筑物整體倒塌。其中有的由于私自加層改造致使截面承載能力嚴(yán)重不足，安全系數(shù)低。

（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方案不合理。如有些砌體房屋開間較大，抗震橫墻間距較大、層高較高，磚柱、磚墻可能因設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致承載力嚴(yán)重不足而倒塌。部分鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)房屋因連接構(gòu)造不當(dāng)、整體性構(gòu)造不足，會(huì)產(chǎn)生較大的次應(yīng)力而倒塌。

（3）施工質(zhì)量低劣導(dǎo)致柱、墻承載能力不足。從不少倒塌事故現(xiàn)場(chǎng)看，大多數(shù)磚呈散狀，磚柱、磚墻往往是沿著內(nèi)外包心或通縫的部位破壞的，砌筑砂漿強(qiáng)度太低，砂漿飽滿度差，砌筑方法不良造成上下通縫，包心砌筑。另外，在柱、墻上亂打洞或開槽，致使過(guò)多地削弱砌體截面面積。

原因三：梁、板結(jié)構(gòu)破壞倒塌

鋼筋混凝土大梁破壞。施工圖紙?jiān)O(shè)計(jì)人員缺乏結(jié)構(gòu)計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，或施工過(guò)程中未按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工，都可能造成混凝土大梁構(gòu)件截面尺寸或鋼筋配置不滿足承載能力要求，進(jìn)而導(dǎo)致構(gòu)件受荷破壞。

鋼筋混凝土樓板破壞。由于裝修施工人員缺乏結(jié)安全基本知識(shí)，盲目蠻干，加之樓板本身質(zhì)量低劣，在裝修過(guò)程中，施工人員在樓板上超載堆放材料與構(gòu)件，都可能造成樓板斷裂倒塌。

原因四：懸挑結(jié)構(gòu)破壞

懸挑結(jié)構(gòu)倒塌基本可分為兩類，一是懸挑結(jié)構(gòu)整體傾覆倒塌；二是沿懸臂梁或板的根部斷裂。主要由于增加懸挑結(jié)構(gòu)端部荷載，如增加廣告牌、門樓出現(xiàn)新增加荷載等。

原因五：屋架、屋蓋倒塌

屋架、屋蓋倒塌的主要原因包括：設(shè)計(jì)計(jì)算不當(dāng)、未考慮惡劣天氣的雪荷載和風(fēng)荷載影響，以及支撐設(shè)置不當(dāng)，甚至不設(shè)置支撐、屋架制作工藝較差、材質(zhì)不良等。

房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

一般房屋在倒塌之前會(huì)有一些預(yù)兆，例如，寧波徐戎三村某幢住宅倒塌之前，先是樓道信報(bào)箱整體掉落，樓梯和墻壁出現(xiàn)裂縫，部分空調(diào)外機(jī)掉落；諸暨某居民樓倒塌之前，房屋裂縫寬度明顯變寬；貴州遵義市匯川區(qū)高橋鎮(zhèn)魚芽社區(qū)某棟居民樓倒塌前，有居民發(fā)現(xiàn)房間一側(cè)的墻壁有裂縫，而且墻面的石灰掉落，且裂縫逐漸變大，并伴隨有破裂聲響，人員疏散半個(gè)小時(shí)后房屋倒塌。

房屋排查是對(duì)房屋安全隱患和房屋受災(zāi)后的情況進(jìn)行初步的檢查。一個(gè)地區(qū)或區(qū)域在發(fā)生嚴(yán)重的地震、泥石流、火災(zāi)、雪災(zāi)等自然災(zāi)害后，要對(duì)災(zāi)害產(chǎn)生的財(cái)產(chǎn)損失、人員傷亡、房屋受損情況等房屋普查摸底統(tǒng)計(jì)。

目前，有很多房屋建筑結(jié)構(gòu)基本不設(shè)防、防震抗震能力相對(duì)較弱，加之近年來(lái)地震頻發(fā)，地震作用后，抗震能力差的房屋搖搖欲墜，瀕臨倒塌。對(duì)于房屋能否繼續(xù)居住，需要有明確的判斷方法，以便做出合理的決策，避免發(fā)生安全隱患。有安全隱患的建筑，如果不及時(shí)進(jìn)行修復(fù)和加固，一旦再次遭到外來(lái)不可預(yù)測(cè)的風(fēng)暴、泥石流或余震等自然災(zāi)害，人民生命財(cái)產(chǎn)安全就很難保證。所以要對(duì)房屋安全情況進(jìn)行定期排查或進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，按照防震要求進(jìn)行必要的鑒定、加固或重建，排除現(xiàn)有居住房屋的安全隱患，防止因地質(zhì)災(zāi)害造成群死群傷。

房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)是指利用物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)，對(duì)房屋安全情況進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)采集、分析、監(jiān)測(cè)預(yù)警，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)存在的安全隱患，全面了解建筑物長(zhǎng)期變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)主體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的連續(xù)監(jiān)測(cè)，掌握建筑物的實(shí)時(shí)變形和構(gòu)件安全狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以便采取應(yīng)急處置措施，保障建筑結(jié)構(gòu)安全使用，避免人員與財(cái)產(chǎn)的損失。由于傳統(tǒng)人工巡檢的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)化程度較低，難以滿足房屋安全管理需要。房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)成包括監(jiān)測(cè)儀傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理分析子系統(tǒng)、預(yù)警子系統(tǒng)等功能模塊。房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

監(jiān)測(cè)儀傳感器子系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)儀傳感器是指能感受規(guī)定的被測(cè)物理量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置，其基本功能是檢測(cè)信號(hào)和信號(hào)轉(zhuǎn)換，通過(guò)傳感器將各類監(jiān)測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電（光）信號(hào)。傳感器處于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的最前端，用于獲取監(jiān)測(cè)信號(hào)，其性能將直接影響整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)測(cè)量精度起著決定性的作用。傳感器子系統(tǒng)主要由傾角傳感器、裂縫監(jiān)測(cè)儀、沉降傳感器等設(shè)備組成，用以感知房屋的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)，如房屋主體或局部?jī)A斜、地基不均勻沉降、裂縫寬度等變化。

數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)完成傳感器的觸發(fā)、信號(hào)采集、信號(hào)轉(zhuǎn)換及將采集到的信號(hào)從現(xiàn)場(chǎng)傳輸?shù)娇刂浦行牡裙ぷ?。其主要功能是采集傳感器的測(cè)量信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)的調(diào)理與轉(zhuǎn)換，將傳感器得到的光、電信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)，對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理并將預(yù)處理后信號(hào)傳輸至控制中心數(shù)據(jù)服務(wù)器，供數(shù)據(jù)處理與控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)健康評(píng)估系統(tǒng)使用。

數(shù)據(jù)管理分析子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理、分析系統(tǒng)用于對(duì)數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、查詢和顯示等進(jìn)行全面的控制，將監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理以及二次處理以向其他子系統(tǒng)提供有效的信息源或力學(xué)指標(biāo)，根據(jù)需要設(shè)定程序控制監(jiān)測(cè)參數(shù)的采集。通過(guò)該子系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的平臺(tái)管理工作，完成數(shù)據(jù)的歸檔、查詢、存儲(chǔ)等操作，在系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)統(tǒng)一組織與管理數(shù)據(jù)信息，為系統(tǒng)維護(hù)與管理提供便利。

預(yù)警子系統(tǒng)

預(yù)警子系統(tǒng)是指根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)安全預(yù)警，為業(yè)主對(duì)于突發(fā)事件的決策提供數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)針對(duì)不同級(jí)別的用戶組推送手機(jī)短信和微信安全預(yù)警服務(wù)。根據(jù)房屋或構(gòu)件關(guān)鍵部位的傾斜、沉降和裂縫開展情況等監(jiān)測(cè)指標(biāo)，設(shè)置物理量的閾值，發(fā)布分級(jí)報(bào)警信息，閾值的設(shè)定依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)、建筑荷載試驗(yàn)、人工觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)等綜合確定。

房屋安全數(shù)據(jù)采集指標(biāo)

老舊房屋大多是砌體結(jié)構(gòu)，砌體結(jié)構(gòu)因其建筑年代久遠(yuǎn)、建筑材料長(zhǎng)期老化性能衰減、不合理拆改承重構(gòu)件等諸多因素，導(dǎo)致其整體性差、結(jié)構(gòu)松散，一旦受外力（如地震、地基沉降）影響，將對(duì)房屋安全使用造成巨大隱患，特別是對(duì)鑒定為C、D級(jí)的危房就更加危險(xiǎn)。針對(duì)目前老舊房屋的使用現(xiàn)狀，建議對(duì)房屋傾斜變形、裂縫變形和沉降變形進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

房屋傾斜變形數(shù)據(jù)采集

上世紀(jì)90年代以前，我國(guó)城市住宅以多層為主，多為淺基礎(chǔ)。到目前為止，少數(shù)建筑已出現(xiàn)了不均勻沉降，有的甚至威脅到房屋的使用和安全。從總體上來(lái)看，多層住宅樓發(fā)生傾斜的原因體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是房屋本身的問(wèn)題，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、施工質(zhì)量差或地基問(wèn)題等先天因素；二是外部不利條件引起，如建筑物相鄰一定區(qū)域內(nèi)工程活動(dòng)的影響，如大面積填土、新建建筑物等。隨著時(shí)間推移，這類建筑物出現(xiàn)傾斜的程度還將增加。

房屋裂縫變形數(shù)據(jù)采集

房屋裂縫的繼續(xù)開展與否是判斷該房屋的破壞程度是否繼續(xù)加深、安全性是否繼續(xù)減小的最直觀表現(xiàn)。因此，密切留意裂縫的開展情況是一項(xiàng)十分必要的工作。房屋結(jié)構(gòu)的裂縫損傷可分為受力裂縫和變形裂縫兩大類。一般情況下，砌體房屋的裂縫中變形裂縫占80%以上，相對(duì)于受力裂縫，變形裂縫的產(chǎn)生機(jī)理和影響因素較為復(fù)雜，需要進(jìn)行更為詳細(xì)的研究。

房屋沉降變形數(shù)據(jù)采集

房屋地基基礎(chǔ)不均勻沉降是引起房屋傾斜、裂縫開展的主要因素，地基基礎(chǔ)不均勻沉降的持續(xù)發(fā)展能夠引起房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，加劇損傷，最終可能會(huì)因?yàn)榈鼗Х€(wěn)或結(jié)構(gòu)承載力嚴(yán)重下降導(dǎo)致房屋倒塌。因此，對(duì)于處于薄弱地基或周邊有基坑施工、降水等因素干擾的房屋宜進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。

房屋安全數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集儀器的布置

房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的儀器監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)能全面反映建筑物最大變形特征，同時(shí)應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來(lái)確定，還應(yīng)考慮以下情況的布設(shè)：

一是影響建筑安全性的特征構(gòu)件、變形較顯著的關(guān)鍵點(diǎn)、建筑物的四角和大轉(zhuǎn)角處；

二是砌體結(jié)構(gòu)構(gòu)造連接部位、產(chǎn)生斜向裂縫的縱橫墻、支撐梁和屋架的墻或柱；

三是木結(jié)構(gòu)的檁條、擱柵、木柱、主梁和屋架；

四是混凝土結(jié)構(gòu)柱、梁、板和屋架；

五是鋼結(jié)構(gòu)屋架桿件、梁和柱。

傾角傳感器的布置

對(duì)房屋整體傾斜比較嚴(yán)重的方向或局部存在傾斜變形的構(gòu)件，應(yīng)采用傾角傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傾角傳感器應(yīng)布置在房屋的四角，且所有布點(diǎn)的傾角傳感器應(yīng)在同一高程，具體位置、數(shù)量和距地高度由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。通過(guò)同一高程布點(diǎn)的傾角傳感器的數(shù)據(jù)變化情況，可獲得傾斜變化量，從而可以分析房屋的變形趨勢(shì)，快速對(duì)房屋的危險(xiǎn)程度做出判斷。傾角傳感器的布置示意圖如2所示。

沉降傳感器的布置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，可基本判斷房屋的地基不均勻沉降開展情況（如兩端沉降或中部沉降等），選擇確定在房屋的相應(yīng)位置安裝沉降傳感器，從而觀測(cè)房屋的相對(duì)沉降變化。通過(guò)沉降傳感器監(jiān)測(cè)房屋豎向不均勻變形量，可得到結(jié)構(gòu)不均勻沉降的趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并做相應(yīng)的處置。沉降傳感器布置的具體位置、數(shù)量和距地高度等，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。

裂縫傳感器的布置

裂縫傳感器是對(duì)房屋承重結(jié)構(gòu)或構(gòu)件裂縫開展比較嚴(yán)重的部位，或有可能繼續(xù)發(fā)展的部位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。裂縫監(jiān)測(cè)儀主要利用裂縫傳感器和圖像采集終端來(lái)進(jìn)行，對(duì)結(jié)構(gòu)重要受力部位的裂縫開展情況進(jìn)行跟蹤，能夠?qū)崟r(shí)了解房屋的安全情況。裂縫監(jiān)測(cè)儀布置的位置與數(shù)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。裂縫監(jiān)測(cè)儀的布置如圖3所示。

圖2 裂縫監(jiān)測(cè)儀實(shí)物安裝圖

圖3 房屋地圖瀏覽

房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理平臺(tái)

房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)是指通過(guò)對(duì)房屋安全巡查、排查、鑒定、監(jiān)測(cè)及分析等工作的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，協(xié)同安全管理，并結(jié)合政府網(wǎng)格化的安全管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)房屋全面、實(shí)時(shí)的一站式管理控制，及時(shí)了解房屋處置情況，靈活配置管理工作流程。

房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)將采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳到房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，建立“一房一檔”房屋數(shù)據(jù)庫(kù)。實(shí)現(xiàn)市區(qū)街道三級(jí)信息化危房檔案管理，實(shí)時(shí)查看動(dòng)態(tài)觀測(cè)系統(tǒng)、調(diào)查、巡檢數(shù)據(jù)，通過(guò)基層政府采取網(wǎng)格化的管理手段，劃定片區(qū)，落實(shí)監(jiān)管員，確保發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)有效處置。同時(shí)，開展綜合保險(xiǎn)和安全巡查、動(dòng)態(tài)觀測(cè)，提高科技管理手段，縮短觀測(cè)周期，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)預(yù)警，向有關(guān)單位負(fù)責(zé)人報(bào)告，并組織技術(shù)人員和專家對(duì)房屋的安全情況進(jìn)行檢查評(píng)估，根據(jù)法律法規(guī)實(shí)施應(yīng)急處置，減少居民財(cái)產(chǎn)和生命安全損失。并同時(shí)支持房屋安全管理裂縫、傾斜、沉降等人工巡檢記錄的數(shù)據(jù)并入。為房屋當(dāng)前狀況安全情況提供第一手的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)對(duì)“房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)”數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)定期備份存儲(chǔ)。

房屋安全動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)展示軟件分為w eb端和微信端兩種?？蛻糁恍柽M(jìn)入w eb端（指定網(wǎng)站網(wǎng)址、系統(tǒng)用戶名、密碼）或關(guān)注微信公眾號(hào)平臺(tái)（房屋安全管理平臺(tái)）即可查看動(dòng)態(tài)采集到的數(shù)據(jù)，操作簡(jiǎn)便易行。

1. 部署“w eb端”管理界面。進(jìn)入w eb端部分界面如圖4、圖5所示。

2. 部署“微信端”管理界面。在對(duì)房屋進(jìn)行人工動(dòng)態(tài)巡查和實(shí)時(shí)觀測(cè)過(guò)程中，通過(guò)綁定手機(jī)號(hào)或關(guān)注房屋安全管理微信客戶端，可以實(shí)時(shí)了解房屋當(dāng)前及過(guò)往的巡查、觀測(cè)記錄，當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)波動(dòng)或巡查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，將通過(guò)手機(jī)微信端或手機(jī)短信進(jìn)行安全預(yù)警。

3. 房屋安全數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集周報(bào)、月報(bào)、年報(bào)。房屋安全數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集報(bào)告應(yīng)包括初始調(diào)查報(bào)告、中間過(guò)程報(bào)告、安全性評(píng)價(jià)報(bào)告、總結(jié)報(bào)告。每周提交一次房屋巡查、觀測(cè)日?qǐng)?bào)，每月提交一次月報(bào)，每年提交一次全年的數(shù)據(jù)年報(bào)。

4. 房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警。針對(duì)每幢房屋，結(jié)合具體監(jiān)測(cè)方案設(shè)置危險(xiǎn)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)日?qǐng)?bào)警戒值，當(dāng)建筑物因自身原因或受周邊施工影響等突然發(fā)生加速傾斜、不均勻沉降或結(jié)構(gòu)裂縫持續(xù)開展，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在24小時(shí)內(nèi)數(shù)據(jù)波動(dòng)達(dá)到或超過(guò)警戒值時(shí)，發(fā)送報(bào)警消息，通知巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)核查。

當(dāng)出現(xiàn)以下情況時(shí)應(yīng)該發(fā)布預(yù)警：

第一，在一段監(jiān)測(cè)周期內(nèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和巡檢觀測(cè)記錄分析結(jié)果有加速趨勢(shì)或結(jié)構(gòu)動(dòng)力特征發(fā)生顯著變化，振型明顯改變時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)地基、重要構(gòu)件、樓層和房屋整體的危險(xiǎn)程度和影響范圍進(jìn)行檢查評(píng)估。

第二，發(fā)現(xiàn)房屋危險(xiǎn)點(diǎn)加速變化或出現(xiàn)倒塌前兆等緊急狀態(tài)，應(yīng)發(fā)布安全預(yù)警并立即報(bào)告委托人或房屋安全管理部門。

具有下列情況之一的可判定為緊急狀態(tài)：

第一，已鑒定為危險(xiǎn)房屋，主要承重構(gòu)件出現(xiàn)新的結(jié)構(gòu)性裂縫，裂縫寬度或者長(zhǎng)度在繼續(xù)擴(kuò)大且呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì)。

圖6 傳感器設(shè)備安裝圖

第二，地基相對(duì)沉降或者房屋整體傾斜超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，并呈現(xiàn)加速發(fā)展趨勢(shì)。

第三，承重構(gòu)件被拆除或破壞，且已出現(xiàn)倒塌前兆跡象。

第四，經(jīng)專業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)判斷短期內(nèi)具有倒塌風(fēng)險(xiǎn)。

此外，當(dāng)發(fā)布安全預(yù)警或出現(xiàn)災(zāi)害性天氣時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)除確保自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備不間斷工作外，還應(yīng)縮短數(shù)據(jù)采集間隔時(shí)間并增加巡檢頻次。

房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)工程應(yīng)用案例

2014年，浙江奉化倒樓事件發(fā)生后，房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)得到了廣泛的關(guān)注，先后在浙江奉化、上海閘北區(qū)、蘇州昆山等地與城市管理部門聯(lián)合以PPP模式合作設(shè)立的“互聯(lián)網(wǎng)+”第三方房屋數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺(tái)，得到了廣泛的應(yīng)用。其中，在上海閘北區(qū)青云路某弄監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中布設(shè)了裂縫傳感器、傾斜傳感器。（圖6）

2016年4月15日至2016年5月3日，我們監(jiān)測(cè)了房屋1#點(diǎn)的傾斜率變化情況，監(jiān)測(cè)點(diǎn)各方向（東西、南北）的傾斜率變化都在0.1‰以內(nèi)，表明監(jiān)測(cè)點(diǎn)區(qū)域墻體傾斜未有明顯變化；此外，監(jiān)測(cè)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)傾斜數(shù)據(jù)部分時(shí)段有小幅上下波動(dòng)，這主要是房屋受外界環(huán)境干擾導(dǎo)致的。

模態(tài)參數(shù)（結(jié)構(gòu)自振頻率、振型）是結(jié)構(gòu)物理參數(shù)的函數(shù)，結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度、阻尼的改變都會(huì)引起結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的變化。當(dāng)房屋結(jié)構(gòu)相對(duì)之前狀態(tài)出現(xiàn)明顯損傷時(shí)，可以引起其自振頻率的變化，從而判斷結(jié)構(gòu)的損傷。

表1給出了惠政新村某幢建筑不同時(shí)間段（相隔一周），在環(huán)境激勵(lì)下的加速度時(shí)程及其傅里葉變換再次振動(dòng)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，即房屋前三階的模態(tài)頻率。從表1可知，第二次的分析結(jié)果總體比第一次只是略微減小，并無(wú)明顯下降，因此，可以判斷該房屋在此時(shí)間段內(nèi)其整體安全狀態(tài)基本未發(fā)生改變。房屋模態(tài)頻率如表1所示。

結(jié)論

本文通過(guò)傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等，實(shí)現(xiàn)了老舊房屋的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和海量數(shù)據(jù)集中處理。通過(guò)傅里葉變換和貝葉斯方法等數(shù)據(jù)算法分析，在房屋安全數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)采集、監(jiān)測(cè)管理、預(yù)警等方面，形成一體化服務(wù)體系，可以顯示建筑物變形和結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展趨勢(shì)和速率，從而為災(zāi)害預(yù)防提供決策輔助參考。房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集反應(yīng)結(jié)構(gòu)服役狀況的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用一定的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別算法判斷損傷的位置和程度，及時(shí)有效地評(píng)估結(jié)構(gòu)的安全性并對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行預(yù)警，為政府的決策提供數(shù)字支持，為城市房屋提供安全保障。因此，房屋安全動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的研究，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

表1 房屋模態(tài)頻率