地震后的智慧建筑與智慧城的建設(shè)

1、地震后的智慧建筑與智慧城市的建設(shè)摘要：地震是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必然考慮的問題。每年因為地震導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)和社會損失。由 于地震的預(yù)測還是一個世界性的難題，因此建筑的抗震性能和震后的救災(zāi)工作是減少人員 傷亡、減少經(jīng)濟(jì)損失、降低社會危害的必要手段。隨著信息化技術(shù)的提高，5G技術(shù)可以促進(jìn)智慧建筑與智慧城市的建設(shè)。利用信息技術(shù)時刻監(jiān)測建筑的信息，分析建筑健康狀況。地震發(fā)生后形成數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇ㄖ暮谙蛔觾?nèi)，方便后期救援。遇到大型地震時，建筑物的設(shè)防將顯得不堪一擊。災(zāi)后的救災(zāi)工作變得更為重要。根據(jù)唐山大地震和日本阪神大地震的情況統(tǒng)計，搶救時間與救活率的關(guān)系為：第一天救活率為78% 左右,第四天的救活率下降到 15流

2、右。1地震作用下的內(nèi)力與位移對于地震的成因，學(xué)術(shù)界有球運動、大陸漂移、海底擴(kuò)張等不同的見解 ，但表現(xiàn)在構(gòu)造上是 巖層在不斷運動和變化，逐漸積累了巨大的能量，在地殼某些地帶，造成地層突然發(fā)生破壞， 產(chǎn)生波動，繼而引起附著物的劇烈運動。(1)建筑物輕微搖晃，不產(chǎn)生構(gòu)造損傷；(2)建筑物明顯搖晃，室內(nèi)或室外裝飾構(gòu)件造成破壞，對人員造成輕微傷害；(3)建筑物劇烈搖晃，房屋構(gòu)彳+損壞，部分構(gòu)件脫落，建筑物損毀，人員受傷；(4)建筑物部分傾倒，房屋整體損壞，人員傷亡嚴(yán)重，周圍基礎(chǔ)設(shè)施可修復(fù)，易于救援；(5)建筑物幾乎全部傾倒，房屋整體損壞，人員傷亡極其嚴(yán)重，周圍設(shè)施破壞，救援困難。人類無法阻止地震的發(fā)生，

3、當(dāng)大地震來臨時。建筑在地震中只能任由其摧殘，輕則建筑產(chǎn)生裂縫，重則建筑倒塌人員傷亡。減輕地震災(zāi)害的有效手段有兩個：在地震發(fā)生前，進(jìn)行提前的預(yù)測。(1)提高建筑的安全等級，能夠抵擋足夠大的地震。地震發(fā)生后，進(jìn)行高效的救援工作，提高救援的成果?，F(xiàn)階段的人類面對地震所能做的更多的是加強(qiáng)抗震等級和及時開展震后的救援工作，對于地震的預(yù)測還無法做到。面對幾十年才有可能發(fā)生的大地震，提高抗震等級將極大的浪費資源。由于震后災(zāi)區(qū)的道路等基礎(chǔ)設(shè)施遭到巨大破壞，無法快速定位需要救援的方位，因此救援工作很難高效的進(jìn)行。2中國網(wǎng)絡(luò)發(fā)展2020年三大運營商開始全面建設(shè) 5G網(wǎng)絡(luò)。5G網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)不僅僅是網(wǎng)速的提升，它為中國

4、 的基礎(chǔ)建設(shè)提供了快速車道。(1)5G提供更高的傳輸速率。5G網(wǎng)絡(luò)的理論峰值可以達(dá)到每秒數(shù)10Gb(2)5G技術(shù)提供更多的接入點。IP地址的枯竭必然導(dǎo)致信息技術(shù)的應(yīng)用困難 ，而5G技術(shù)運用新一代IP地址，容納量得到急 劇擴(kuò)大，可以為地球上的每個生物配置一個地址。(3)5G技術(shù)保證更低的網(wǎng)絡(luò)延遲。更低的網(wǎng)絡(luò)延遲，意味著不同個體間的同步同驅(qū)。每棟建筑可以建設(shè)自己的局域網(wǎng)，局域網(wǎng)通過5G技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)云系統(tǒng)相連。由于 5G技術(shù) 的低延遲性和高速性，可以使這種連接變得接近實時控制。以城市為單位 ，設(shè)置城市總臺， 接收城市的建筑信息，總臺將信息反饋給業(yè)主，業(yè)主根據(jù)總臺信息了解建筑的的詳細(xì)信息 ， 對潛在的

5、隱患與危險進(jìn)行控制、處理 ，并將信息進(jìn)一步反饋給總臺。 5G技術(shù)已經(jīng)到來,6G 技術(shù)也必將在不久與世人見面。 6G技術(shù)代表著更高效與更安全的傳輸。 6G技術(shù)將帶來天 地互通，將使連接的范圍極大的擴(kuò)展。3 BIM技術(shù)的發(fā)展BIM(Building Information Modeling)是一次將虛擬和實體建造過程真正結(jié)合的技術(shù)革命。在建造實體建筑物與構(gòu)造物之前利用虛擬技術(shù)全過程全方位的進(jìn)行建筑施工與管理模擬，通過虛擬的模擬發(fā)現(xiàn)問題，改進(jìn)設(shè)計和施工工藝從而使實體建造達(dá)到最優(yōu)的效果。4技術(shù)融合建筑加入信息化技術(shù)進(jìn)行抗震監(jiān)測研究。地震難于預(yù)測的原因在于地震產(chǎn)生的位置位于地 面以下幾公里甚至幾十公里的

6、位置，現(xiàn)階段的設(shè)備很難實時監(jiān)測到如此深的巖層。巖層的 構(gòu)造不同，導(dǎo)致其剛度與強(qiáng)度也有很大的差別。建筑加入信息化技術(shù)用于震后的救援。在建筑的重要部位放入類似飛機(jī)的黑匣子的硬件，記錄建筑物構(gòu)件的變形，與內(nèi)部關(guān)鍵節(jié)點的影像。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后黑匣子可以自足供電，救援人員擁有探測儀器，可以與黑匣子形成無線通信，方便救援隊伍的救援工作。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后 黑匣子內(nèi)的定位系統(tǒng)可以給總臺發(fā)送定位信號，救援人員可以利用定位系統(tǒng)分析、規(guī)劃出最有效的救援路線，提高救援的效率。各項技術(shù)的融合給地震的預(yù)測與地震后的救援工作提供了新的思路。建筑業(yè)的特點決定了 它的傳統(tǒng)性，因此信息化進(jìn)程較慢，這大大阻礙了建筑業(yè)的發(fā)展。BIM技術(shù)的加

7、入，使項目的責(zé)任情況記錄于BIM系統(tǒng)中，有利于建筑終身負(fù)責(zé)制的推廣與應(yīng)用。在工廠的生產(chǎn)階段將 傳感器與構(gòu)建進(jìn)行匹配，不僅可以為建筑提供建筑的運維信息 ，還可以為建筑裝配階段的建 設(shè)精度做技術(shù)支持。5技術(shù)路徑第一步，將每棟建筑加入智能終端。此處的智能終端包括：建筑定位系統(tǒng)、建筑形變監(jiān)測系統(tǒng)、建筑內(nèi)外影像系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、能耗監(jiān)測系統(tǒng)、中央集成系統(tǒng)；第二步，利用5G技術(shù)使每一棟建筑連入網(wǎng)絡(luò)。中央集成系統(tǒng)，即建筑的黑匣子，通過信息高速與總臺連接， 產(chǎn)生信息互動，點連成線、線連成面、面交匯成體，形成一個網(wǎng)絡(luò)球；第三步，將數(shù)據(jù)上傳并 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。總臺接收建筑的信息 ，通過計算機(jī)與專業(yè)人員的分析，獲得

8、建筑物體檢的健 康數(shù)據(jù)，傳感器收集到的各項數(shù)據(jù)可用于研究地震的產(chǎn)生與效應(yīng)。地震發(fā)生后建筑的海量 數(shù)據(jù)可以幫助救援人員分析人員和經(jīng)濟(jì)的損害情況，對人員和設(shè)施開展精準(zhǔn)救援。第四步進(jìn)行環(huán)境評估，以確定地震對環(huán)境的影響。國內(nèi)已經(jīng)存在一大批優(yōu)秀的企業(yè)在從事建筑智能化的建設(shè)。但依然存在一些問題，比如：各個系統(tǒng)的兼容性較差，無法使不同的系統(tǒng)組合形成完美的大管理系統(tǒng)；系統(tǒng)的穩(wěn)定性還需要時間的檢驗，由于建筑的長效性，要求建筑的各個子系統(tǒng)需要長時間的正常工作，一個良好的系統(tǒng)必須經(jīng)過實踐的檢驗；網(wǎng)絡(luò)覆蓋的不完備，由于中國幅員遼闊，必然會存在網(wǎng)絡(luò)信息 的閉塞區(qū)，必然會存在一定的網(wǎng)絡(luò)延遲；監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析需要重新建立指標(biāo)

9、體系 ，由于監(jiān)測 的數(shù)據(jù)變?yōu)楦鳁澖ㄖ姆磻?yīng)信息，與傳統(tǒng)的測量手段有明顯差異，故需要重新積累經(jīng)驗和更 高效的分析；建筑的前期造價將進(jìn)一步增高，因此實施起來需進(jìn)一步優(yōu)化分區(qū)；震后黑匣子 內(nèi)的電池存在污染和容量限制的問題 ，因此黑匣子優(yōu)先使用無污染高效的電池。促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，加強(qiáng)軟件與硬件的建設(shè)是普及技術(shù)的第一步也是最重要的一步。統(tǒng)一各個企業(yè)的方向，讓優(yōu)秀的更優(yōu)秀，減少不必要的浪費。以 BIM軟件的應(yīng)用為例：確定優(yōu)先級，保證兼容度。對于精度高、兼容性好的軟件優(yōu)先采用，對于問題較多的軟件降低等級 甚至拒絕采用。加強(qiáng)硬件建設(shè)，整合資源使產(chǎn)品不僅價廉，更要質(zhì)優(yōu)。以房屋震動測量為例 以精度高、能耗低、壽

10、命長作為依據(jù) ，確定各項指標(biāo)的等級，優(yōu)先使用符合當(dāng)?shù)貤l件的設(shè)備 6結(jié)語5G技術(shù)的到來，為建筑信息化提供了一條寬闊的高速公路,BIM技術(shù)為建筑信息化提供了優(yōu)秀的載體。通過5G與BIM技術(shù)的結(jié)合，可以有效的監(jiān)測、分析建筑的信息情況。地震的預(yù) 測難點在于有效數(shù)據(jù)的獲得，通過5G與BIM技術(shù)可以獲得大量的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過長期專業(yè) 人員的研究，定會獲得地震預(yù)測的有效技術(shù)手段。在地震的預(yù)測難以實現(xiàn)的情況下，地震發(fā)生后,救援搶險工作往往決定了經(jīng)濟(jì)和人員的挽回程度。通過5G與BIM技術(shù)可以分析建筑的損害情況，提高救援效率，也可為震后的重建工彳提供技術(shù)支持。5G技術(shù)正在穩(wěn)步的推進(jìn),BIM技術(shù)在高速發(fā)展，抗震的需求也在不斷加強(qiáng)。技術(shù)的結(jié)合與創(chuàng)新是必然的結(jié)果。經(jīng) 過理論分析5G技術(shù)與B