结构健康监测--施工过程温度、湿度及气压监测：
对于超高建筑结构，由于日照变化、季节变化、空调因素等将可能使某些构件产生很大的温度应力，为了准确的把握结构构件的温度变化以及由此产生的结构内力效应，需要在构件上布置温度传感器观测塔楼环境的温度变化，包括日温度变化和季节温度变化。温度计的设置及数量应能够反映塔楼高度方向和塔楼周边的温度主要分布情况。
1.1 测点布置。
温湿压一体变送器需要按照考虑季节温差、日照温差、应变补偿等原则进行布设。拟采取测点布置原则如下：
1) 沿建筑物立面高度第14、36、56、87、118层设置温度、湿度及气压测量区。共计5个测量层，用以测量不同建筑高度的温度变化。
2) 建筑物各立面分别设置温度、湿度及气压测量点，用以测量不同日照情况下的温度、湿度及气压变化。巨柱的室内与室外表面分别各布置一个温度、湿度及气压测点，用于测量巨柱的温度变化。核心筒中部布置一个温度、湿度及气压测点，用于测量核心筒的温度、湿度及气压变化。
3) 综上，共需布置温度、湿度及气压测量点104个。
1.2 监测时间和监测频率。
某温度、湿度及气压测量层施工完毕后，即开始针对该层温度、湿度及气压测点进行不间断的温度、湿度及气压测量，测量频率定为5天/次。
1.3 监测系统布置.
温度、湿度及气压测量系统为传感器—子站—总站的数据传输形式。共设置5个温度测量层，分别为第14层、第36层，第56层，第87层以及第118层。温、湿度及气压传感器的信号类型为直接电压输出，其有效传输距离可达1000m，因此，可以直接接入数据采集卡。其信号传输介质为普通单芯电缆。
南京钢结构健康监测技术方案
国际上，尤其是日本、美国和徳国，健康监测系統在土木工程中用相対较多，已经扩展到大型混凝土工程、高层建筑等复杂系统的监测。纵观土木工程结构安全性ping估、健康监测及诊断的发展水平，至少有以下几个尚待解決的问题：
(1)缺少通用的损伤量化指标：在基于振动的故障诊断和预测中，要求不论信号的来源和频段，经过信号处理后，原始状态的信号(健康状态)和损伤后的信号(损伤状态)应有明显的差异。即识别出的信号特征能够准确地表示出健康状态和损伤状态。因此，应该设计一种损损尺度，将结构损伤与否和损伤的程度简单地分级量化;
(2)高成本和信号处理的不准确性：诊断系统的两个主要问题是：高成本和信号处理的不准确性。第yi个问题随着元线网络和通讯的发展已不那么突出，第二个问是现在都假定璪音信号为不变的高斯分布而感兴趣的信号都有确定的频率，实际上并非如此，感兴趣的信号频率范围很宽，而且是在一个非理想的变化环境中得到的，如何解决这个问题将成为未来发展的重点。
结构健康监测系统涉及许多不同研究领域(如结构、计算机、通讯等)，需要解決多方面的问题(如寻找传器感zui优测点、先进的模态识别方法、先进的系统识别方法、误差分析等)，健康监测主要目的是监测累积损伤-自动识别损伤是结构健康监测系统的核心技术之一，也是当代国际的研究热点。目前的健康监测系统尚不具备损伤识别能力，而真正的健康监测系统必须具备自识别损伤的能力。桥梁监测系统涉及结构、计算机、通讯等多个领域，需要多学科的研究。世界上许多新建的大跨桥都安装有监测系统，桥梁监测系統反映了一个国家的结构试验技术和桥梁管理的综合实力，是国际上的前沿热点研究领域，目前正迅速发展。健康诊断作为土木基础设施系统管理的一部分，越来越受到人们的重视。
南京钢结构健康监测技术方案
结构健康监测--施工过程风速监测：
为了获得结构在风作用下响应的关键输入作用，进行风速的观测是至关重要的。施工阶段的风速监测不仅可以获得关键大风天气的风荷载的输入，也可以为结构性状的了解与结构响应的分析提供重要的参数。
由于风速是一个复杂的随机过程，对于风速的观测一般需要了解三个方向的风速输入，因此针对风速的监测拟采用三维超声风向风速仪和机械风向风速仪。施工阶段由于结构高度在不断变化之中，因此测点的位置也随之不断变化。在有大风来临时，将测点布置在结构zui高点。
在施工阶段，为了保证测试数据的精que度，两种类型的风速仪将考虑安装在施工塔吊的顶部，获取大风条件下主塔楼所在位置的风速、风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度、湍流功率谱等边界层特性。
大风的监测与其他类型的监测不同，只有大风来临时对风进行实时监测才具有实际意义。因此对于施工阶段的风速监测采取有大风气候时进行观测，并初步以7m/s为风速监测的控制风速标准。
施工期间风速仪采用临时太阳能电池或蓄电池供电，采用相应数据采集设备进行数据的动态采集。风速仪有两种信号输出方式，一种为直接电压输出，另一种为直接输出RS-485数字信号;由于前者需要外部激励电源，因此，本方案采用RS-485 总线传输方式，因这种传输方式最远传输距离可达1200m。因此确定风速仪的设置位置距离数据采集设备的距离不宜超过1200m。
设备的安装采用临时风速安装支架，固定在施工zui高位置处。需要在施工位置zui高位置处设置预埋件以固定风速安装支架。
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结构健康监测- 结构模态分析：
结构动力特性不仅与结构当前的工作状态有着密切的直接联系，而且也是进行结构模型修正的重要参考因素。结构自振频率、振型和阻尼比可以针对动力响应实测数据(加速度、速度以及位移传感器实测得到的振动信号)进行频谱分析获得。由于传感器测试的数据往往包含了周边环境噪声的成分，同时结构属于频率密集型结构，在此背景下，直接针对动力响应实测数据进行频谱分析，确保由此方法获得的结构模态特征参数的准确性就显得比较困难。
为此，除了采用FFT变换和功率谱法分析结构的频谱特性之外，还采用小波变换和Hilbert-Huang变换来分析结构的时频特征，小波变换和Hilbert-Huang变换可以从结构的振动信号中分离出较密集的结构自振频率。此外，由于噪声的影响，使每一次测试得到的结构频率和振型均存在一定的差别，为此，我们采用统计分析的方法确定结构的频率和振型的概率分布。
另外，由于安装过程在结构内部引起的自平衡的初始安装应力，温度变化在超静定结构内部引起的温度应力等都会导致结构动力特性的变化。考虑初始安装应力的实际影响，通过施工过程的跟踪监测可以获知竣工结构内部的安装应力分布特征及规律，在此基础上基于动力响应实测数据的结构模态分析结果很可能与结构理论计算得到的结果不一致，由此进行的有限元模型修正可以保证计算模型能更真实的反映结构的实际工作状态。考虑温度变化的实际影响，在不同温度场下测试分析获得结构的自振频率，找到温度对结构频率影响的规律，从而在对有限元模型进行修正时，剔除温度的影响。
南京钢结构健康监测技术方案
XXXX中心主塔楼结构健康监测主要包括两个阶段工作：施工过程的监测和运营阶段监测。监测内容主要包括：地震作用监测、风荷载监测、位移监测、加速度监测、温度监测、应变监测、标高监测、倾斜监测和沉降监测。
本项目设计的结构监测系统将实现如下功能目标：
1.能够对结构使用过程中的风速、风向、气温、湿度、气压等状态进行实时同步监测;
2.能够对结构使用过程中结构关键构件局部应变、结构楼层加速度响应、结构顶部风致位移状态进行实时监测;
3.能够对结构使用过程中的地震动及结构的局部风压进行实时同步监测;
4.可以对结构进行动力特性监测和状态识别，得到结构自振频率、振型、阻尼比等;
5.能够对结构在强风过程中的工作状态进行同步监测记录，并实时显示;
6.能够对结构使用过程中的应力超界、振动幅值超界进行报警;
7.能够对结构出现较大的动力特性改变进行报警;
8.能够实现结构响应状况连续稳定的监测;
9.具备数据挖掘功能，可对大量数据集进行寻找和分析，提取和校验数据、创建与调试模型、对数据模型进行数据查询以及维护数据挖掘模型的有效性;
10.中心数据库的数据管理功能(存储、打印、显示等)。
传统的结构设计理论是针对已建成的完整结构，一次性的施加运营阶段的各种可能的荷载，在此基础上完成结构或构件的验算。多数情况下，这种方法未考虑施工过程中结构的安全性以及施工过程中结构变形及内力的发展演变历程。因此，依据XXXX中心主塔楼结构的具体施工方案进行施工过程的模拟分析就显得非常必要。
1) 确保施工过程结构的安全可控，为制定合理的结构施工方案提供理论佐证。
施工过程中结构的形体构成、边界条件、外部荷载等均在不断的发生变化，与传统结构设计所描述的结构状态不完全一致，甚至差异显著。因此，施工过程的模拟分析成为对传统结构设计的补充，根据模拟分析结果可以评价施工方案，保证施工过程的安全、可控，实现竣工结构满足设计要求的目的。
2) 与监测结果相互印证、评gu施工过程中的结构性状。
监测关注的是当前结构的实际现状。结构施工过程的模拟分析可以预测结构施工过程中的受力状态和几何形态，该理论分析结果作为标准指明了结构应有的状态，与监测结果进行对比、印证，就可以更全面、准确的ping估结构的当前性状。当结构的实际状态与应有状态出现偏差时，经过偏差分析可以确定预期应调整的方向。
3) 预测结构的响应规律，采取工程措施保证竣工结构满足设计要求。
塔楼结构在施工过程中会受到各种因素(如温度、风荷载、施工荷载以及混凝土收缩徐变等)的影响，特别是当塔楼建造到一定高度时，这种影响累积的结构位移会给结构初始安装姿态的确定带来困难，即构件的放样、制作将非常复杂。此外，不同区域结构变形的差异会使相关结构产生安装内力，这种安装内力也会为未来运营期的结构带来安全隐患。通过施工过程的模拟分析，预测结构的位形及内力响应规律，在此基础上，采取工程措施使竣工结构的几何形态和内力状况zui大限度地逼近设计要求。