XXXX中心位于XXXX商务核心区域，地理位置优越，是XX新一轮城市发展的重点区域。XXXX中心由1栋主塔楼、1栋办公辅楼、1栋公寓辅楼及裙楼组成。其中，主塔楼总建筑面积约为40万平方米，总高度超过606米以上，地上125层，地下6层，是一幢集办公、酒店、公寓等多功能于一体的超高层建筑，一个独特塔冠和穹拱位于塔楼顶部，凸显塔楼独特的建筑风格。建成后的XX中心将是华中第yi高楼，成为XX市的标志性建筑。
为了有效地承担水平力(风荷载和地震荷载)，XXXX中心主塔楼采用核心筒+外伸桁架+(外周)巨型框架结构体系(如图1.1-1所示)，包括强大的组合剪力墙、微倾的巨型SRC组合柱和曲线型的环带桁架，形成了多道设防的布置特征。结构构件的位置和几何形状都经过了精心地优化以满足强度、刚度和稳定性的要求，同时与建筑设计达到完美的结合。
为实现XXXX中心大厦全生命周期不同阶段的结构性能监测，结构健康监测系统包括施工阶段监测系统及使用阶段监测系统。施工阶段性能监测系统的设计充分考虑了与使用阶段性能监测系统的相关性，各类传感器的布置在满足施工监测系统的要求下兼顾了结构使用阶段性能监测系统的要求。
结构健康监测系统的建立参考以下资料：
《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001，2009年版);
《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010);
《工程测量规范》 (GB50026-2007);
《建筑变形测量规范》 (JGJ8-2007);
《全球定位系统(GPS)测量规范》 (GB/T 18314-2009);
《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001);
《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012);
《钢结构设计规范》(GB 50017-2003);
《公共建筑结构监测技术规范》(征求意见稿);
施工总包单位的施工组织计划;
甲方提供的图纸及其他相关资料。
昆山钢结构健康监测项目案例
结构健康监测--施工过程位移监测(GPS部分)：
位移监测的目的在于掌握塔楼结构的几何变化，研究塔楼的水平位移与环境变化(如温度和风)的关系。结构水平位移特别是顶部的水平位移对结构的稳定性起着至关重要的作用，影响结构的安全。所以施工过程中水平位移监测是一个重要环节，应确保结构的水平位移在规范要求的范围内。
根据《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3—2010)》，高度大于250米的高层混合筒体建筑，按弹性方法计算的楼层层间zui大位移与层高之比不宜大于1/500。
对加速度信号积分，可以得到结构的动位移。至于如何得到结构的jue对位移(包括静位移、动位移和不均匀沉降)，采用普通的监测手段将遇到选择参照物的困难。当前发展起来的全球定位系统(GPS)可以很好地解决该问题。
GPS的基本定位原理是：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向和时间信息。GPS技术具有精度高、速度快、全天候、连续、同步、全自动，且能同时获得3维坐标等优点。在本项目中，将采用全球定位系统来测量结构在风作用下的位移。
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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)。
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本项目采用1+2型GPS 监测方案，即一个固定站(基站)和二个移动站。当结构施工到相应监测楼层时，在结构刚度中心及角部各布置两个移动站，用来测试结构的整体水平位移。由于结构的运动除了两个方向的水平平动外还可能有绕中心的扭转，根据两个测点的测试结果可以计算出结构的扭转相应。
固定站的安装标准要求很高，需要选择距离移动站600m之内一个开阔场地采用挖坑深埋方式布设固定站，作为移动站的差分参考。如果工地现场的条件不够，可以考虑直接采用当地政fu的大地监测网络基准站，通常他们具有更高的安装精度，一般数据的获得需要付费。
移动站安装在结构上之后，结构一直在振动，因此，移动站的零点选择也是比较困难的。零点的标定可以采用如下步骤实现：振动位移可以通过加速度计和激光位移计，通过振动台给出不同频率和振幅的振动，然后由测到的GPS振动位移与加速度计和激光位移计测到的振动位移相比，从而验证GPS测定振动位移的精度。用同样的方法，通过激光位移计测到的平动位移(平均位移)验证GPS的平均位移精度。
由于本结构超高，建筑地面的 GPS 参考站信号会被周围建筑阻挡;因此本项目拟在塔楼开阔场地不动点处布置1个GPS参考站，其与2个GPS流动站组成一个完备的GPS 观测环路，以提高GPS观测的可靠性，GPS在平面的布置点如图 6.5?4。当结构施工到相应监测楼层时，在所监测楼面中心处和外筒各布置一台GPS观测站监测结构的水平方向位移。结构的测试楼层主要为10个加强层。由于结构的运动除了两个水平方向平动外还可能有绕中心的扭转，根据中心点和外筒测量得到的运动可以计算出结构的扭转。
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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。
结构健康监测--结构及构件状态监测
1.1 标高监测。
在施工阶段，应采用适当的补偿技术修正建筑的初始楼面标高，使得最终的楼面标高与设计标高相一致，楼面标高补偿技术采用预测的方式进行。一方面，通过考虑材料时变效应的分析技术预测包括收缩徐变和基础沉降的长期变形量，以及结构竖向恒载引起的变形量，并在施工阶段楼面标高预留80%的长期变形量作为标高补偿;另一方面，通过对楼层施工时的楼面标高的监测，可以获得当前楼面标高的实际值。
1.2 垂直度监测。
为准确了解和控制塔楼的垂直度，应对施工各阶段塔楼的倾斜度进行监测;且在布设垂直度监测网络时，应保证基准点的稳定性，并选择代表性的塔楼倾斜度监测点。
1.3 沉降监测。
为准确了解和控制塔楼的沉降，各阶段应对塔楼的沉降进行监测。