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分析城市建筑安全管理技术发展

来源:原创论文网 添加时间:2018-08-25
  摘要:随着全国各地房屋倒塌事件的频发, 城市建筑的安全管理已上升至关乎民生保障的重要社会问题。在这样的社会背景下, 就现有城市建筑的安全管理技术进行了分析介绍, 并就智慧城市建筑安全管理技术的未来发展进行初探, 以期工程应用的参考借鉴。
  
  关键词:智慧城市; 建筑安全; 无线传感器; 互联网+;
    
  A Preliminary Study on Structural Safety Management Technology of Smart City
  
  Abstract:With frequent building collapse around the country, the safety management of urban construction has risen to an important social problem that about people's livelihood security. In such a social background, the existing safety management of urban construction technology is analyzed, and a preliminary exploration of the future development of urban construction safety management is carried out for the aims of engineering application.
  
  Keyword:Smart city; Construction safety; Wireless sensor; Internet plus;

安全管理
  
  1、社会背景
  
  随着城市化进程的快速推进, 中国社会逐步迈入“后建设时代”, 其标志性的现象之一就是改革开放初期建设的一些老旧房屋开始出现倒塌现象。其中近期引起社会广泛关注的房屋倒塌事件有:2014年4月浙江省宁波奉化市大成路居敬小区一幢5层居民房发生倒塌, 造成了1死6伤的人员伤亡事故 (图1a) ;2015年9月浙江省绍兴诸暨市南门社区苎萝二村一幢6层居民房整体坍塌, 所幸的是, 由于该楼房居民在危房预警的情况下于23日晚已全部提前撤离, 因此此次事故未造成人员伤亡 (图1b) ;2016年2月江西省萍乡市安源区新学前巷27号一幢6层居民房的四至六层发生部分坍塌, 共造成了6人死亡1人受伤 (图1c) .
  
  既有房屋坍塌事件的频发引起社会舆论的强烈反响和政府部门的极大重视。在2014年浙江奉化居民楼倒塌事件发生的当月, 住房和城乡建设部发布的《住房和城乡建设部开展全国老楼危楼安全排查工作的通知》就特别提出, “开展老楼危楼安全排查, 全面落实安全责任制, 深入排查治理安全隐患, 堵塞安全监管漏洞, 强化安全措施, 进一步提高房屋安全管理水平”;2015年6月发布的《浙江省人民政府办公厅关于全面推进城镇危旧住宅房屋治理改造工作的通知》也明确指出, “各县 (市、区) 政府应当建立全覆盖、常态化、网格化巡查制度, 建立完善城镇住宅房屋排查制度。排查工作由乡镇政府 (街道办事处) 负责组织, 地震、气象、建设、建管、市政、国土资源、水利、交通运输等部门提供相关技术支持。”显然, 既有建筑特别是城市危旧房屋的日常安全管理正在成为“后建设时代”新的关注热点和亟需解决的社会问题, 而有效的技术支撑则是解决城市建筑安全管理问题的关键。
  
  2、基于建筑结构检测的安全鉴定
  
  建筑结构检测是当前判定结构安全与否最常用的技术手段。其通过试验仪器设备, 依据有关检测技术规程和标准, 有计划地采取某种试验手段, 观测和测量结构或构件在某种荷载或其他因素作用下的工作性能, 对其相关参数的实测数据进行处理分析。其主要目的则是根据实测结果和相关鉴定标准, 对结构或构件的工作性能 (承载力、刚度、抗裂性等) 作出评价, 对结构或构件的承载力作出正确的估计, 从而综合界定既有建筑的结构安全等级。
  
  作为一项较为成熟的技术手段, 建筑结构检测在既有建筑结构安全鉴定中可获得较为可靠的鉴定结果。然而, 由于需要借助试验仪器设备进行相关参数的观测和测量, 其在结构安全鉴定过程中投入的人力物力是巨大的, 而且其鉴定结果也只针对特定时刻既有建筑的一次性安全鉴定, 因此也无法满足建筑安全的长期管理要求。
  
  3、基于技术人员巡排查的安全管理
  
  考虑到城市既有建筑安全的管理成本及其可操作性, 浙江省宁波市建立了基于技术人员人工巡排查的网格化安全管理制度, 并在浙江全省范围内推广应用。其主要模式是首先对城市既有建筑进行网格化区域划分, 确定各网格化区域负责建筑安全管理的专业技术人员;其次由专业技术人员对网格区域内的既有建筑进行一次全面的安全排查, 借助于适当的观测和测量, 由技术人员根据其专业知识确定辖区内既有建筑的结构安全等级;最后, 对辖区内结构安全等级较低的既有建筑进行定期的安全巡查, 确保其在使用期间不发生结构失效倒塌。
  
  基于技术人员巡排查的安全管理制度依靠技术人员所掌握的专业知识, 对既有建筑的安全等级进行简化的技术判断, 从而在一定程度上节省了建筑结构安全鉴定的人力物力成本;同时通过技术人员定期的安全巡查, 初步实现了既有建筑长期的安全管理目标。然而, 由于现阶段专业技术人员的水平参差不齐, 专业人员的主观判断行为往往也会与实际的客观事实存在一定程度的偏差, 因此既有建筑安全管理中的主观因素影响是这种安全管理制度的最大缺点。
  
  4、基于无线传感器和互联网+技术的安全管理
  
  无线传感器的快速发展使其能在微小的体积内集成信息采集、数据处理和无线通信等多种功能, 由传感器节点组成的无线传感网无需通过电缆线传输工程测试信号, 与有线传感器系统相比其应用成本可降低约一半左右。鉴于以上原因, 无线传感网迅速成为了近年来结构工程领域的应用热点, 其在结构健康监测和结构振动控制中的应用研究也取得了卓有成效的科研成果。
  
  无线传感器和互联网+技术的结合在浙江省也开始被应用于城市既有建筑的安全管理中。如图2所示, 其主要模式是首先在需要进行安全管理的既有建筑上布置量测位移、倾角和裂缝等结构响应的无线传感器, 然后由无线传感网和互联网将量测得到的结构响应实时传输至城市建筑安全管理中心, 通过后台处理技术对这些量测到的结构响应进行实时的数据分析并实时判断既有建筑的结构安全状况, 从而实现城市既有建筑长期实时的安全管理要求。
  
  显然, 基于无线传感器和互联网+技术的既有建筑安全管理模式借助于信息通讯领域的技术创新, 对既有建筑的安全管理进行了功能转型升级。其无需专业人员的参与便可通过无线传感系统对结构的位移、倾斜度及裂缝等建筑结构响应进行实时采集, 并依靠信息通讯技术上传至数据管理中心, 作出实时的危险自动报警、手机移动端应急通知等响应。整个监测过程可不受时间、地域的限制, 从而实现一站式的安全管理。正是由于其所具有这样的技术优点, 无论在人力物力的投入上还是在其管理成效上均要优于之前的管理技术, 因此也值得进一步的推广应用。
  
  5、建筑安全管理技术的发展展望
  
  可以看出, 经过技术人员的不断实践和探索, 智慧城市的建筑安全管理技术在近年来得到了较大的进步和完善, 尤其是基于无线传感器和互联网+技术安全管理模式的提出和实现, 使得智慧城市低成本、实时和长效的建筑安全管理变得可能。当然, 需要指出的是, 既有建筑的破坏分为延性破坏和脆性破坏两种, 而我国改革开放初期建设的房屋特别是砖混结构房屋有很大部分则呈现以脆性破坏为主的现象。由于建筑结构在脆性破坏前其结构响应 (如位移、倾角以及裂缝) 的变化并不明显, 因此现有基于无线传感器和互联网+技术的安全管理技术也无法很好地预测结构脆性破坏的发生, 这也使得其在工程应用中存在一定的局限性。为解决上述技术上的不足, 笔者认为可进一步结合现有结构健康监测领域的理论研究和技术应用成果, 通过结构健康监测的技术手段对既有建筑的整体结构性能进行分析评价, 从而评判其结构安全等级以实现其安全管理的目的。
  
  参考文献
  [1]中华人民共和国住房和城乡建设部。住房城乡建设部开展全国老楼危楼安全排查工作的通知[Z].2014, 04.
  [2]浙江省人民政府办公厅。浙江省人民政府办公厅关于全面推进城镇危旧住宅房屋治理改造工作的通知[Z].2015, 06.
  [3]GB/T50344-2004.建筑结构检测技术标准[S].北京:中国建筑工业出版社, 2004.
  [4]JGJ8-2016.建筑变形测量规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2016.
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