在施工阶段,位移监测楼层施工完成时需对变形进行测量。在进行加强层施工时,变形数据观测间隔不应少于5天。结构封顶至所有上部荷载施加完毕,变形观测间隔不应少于1个月。
施工期间基本原则是不布线或尽量少布线。测试时根据需要采用独立监测系统,数据线直接接入测点旁的电脑中。一层测区一台电脑,一个楼层若有多个测点,可根据情况确定一台或多台电脑,数据线不跨越楼层。若采用总监测系统,加速度仪设在子站所在楼层,布线通过数据线槽一并接入子站,然后统一传递到总站。
GPS接收机和GPS参考站安装在安全和有保护装置的位置并进行避雷保护。GPS天线的位置应当仔细选择,避免由于电缆、障碍物等引起多路径影响。施工阶段,由于施工平台可能会GPS信号,因此需对GPS流动站加装信号接收天线放大器,以保证接据的可靠性和准确性。GPS天线与数据采集系统之间是波特率为115200的光缆来进行传输。施工期间基本原则是不布线或尽量少布线。测试时根据需要采用独立监测系统,光缆直接接入测点旁的电脑中。
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结构健康监测--结构响应监测
1.1 位移监测。
结构位移监测拟在塔楼主体结构的中心布置二个全球定位系统(GPS)。用于监测主体结构在风荷载以及可能产生的地震作用下的水平位移jue对值。沿塔楼高度方向,在关键楼层处布置倾角仪,用于监测房屋中心点处的水平位移,因此应布置在核心筒连续的竖向墙体上。同时结合加速度仪的布置,可以得到结构整体的实时响应,实时掌握结构的整体性状。
1.2 加速度监测。
结构动力特性是反映结构性状的一个最重要、最直接的性能指标。在关键楼层布置加速度仪不仅可以获得结构的自振周期、频率以及阻尼,而且可以实时记录结构在风荷载、地震荷载作用下结构的反应。对于超高层建筑,前5阶反应及前15阶模态是最为重要的。因此,动力响应传感器数量及布置应能获取使用阶段状态下结构的前五阶X向平动、Y向平动和前三阶扭转,不少于15阶模态的周期、振型和阻尼比。
1.3 应力应变监测。
测量塔楼关键构件的应变,关键构件包括:
1) 伸臂桁架和环带桁架的关键部位的上弦、下弦和斜腹杆;
2) 典型层巨柱的钢骨、钢筋和混凝土,交叉斜撑与巨柱相连的应力复杂部位;
3) 典型层核心筒的角部暗柱、核心筒内埋钢板和混凝土的关键部位;
4) 典型层的角部暗柱钢骨、墙身钢筋和混凝土;
5) 巨柱间的交叉斜撑;
6) 特殊楼层的水平桁架、梁;
7) 穹拱及塔冠钢结构
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结构健康监测指的是针对工程结构的损伤识别及其特征化的策略和过程。结构损伤指的是结构材料参数及其几何特征的改变。结构健康监测过程涉及使用周期性采样的传感器阵列获取结构响应,损伤敏感指标的提取,损伤敏感指标的统计分析以确定当前结构健康状况等过程。
建立相应的健康监测系统对保证结构在施工过程以及运营期间的安全、适用具有重大作用:
1) 即时了解结构施工过程中的结构性状,实现对项目过程的有效控制;
2) 监测全寿命周期内的结构性状,发现荷载及结构响应的异常和结构损伤,确保结构的运营安全;
3) 预警极端灾害事件,评判灾害事件造成的损伤程度及部位,为业主进行灾害应急管理提供决策依据;
4) 为结构运营阶段的检查和维护方案提供信息和依据;
5) 实测获得的地震和结构动力响应将指导未来的超高层建筑设计,也为超高层建筑结构新技术的研究提供重要参考。
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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。
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结构健康监测--施工过程风压监测
结构上的风荷载,最终以风压的形式作用在结构上,因此针对风压的监测具有重要的意义。施工期间由于玻璃幕墙结构没有完全施工完毕,因此风压的监测只针对已经完工的玻璃幕墙部分进行。
1.1 测点布置
施工期间由于玻璃幕墙结构没有完全施工完毕,因此风压的监测只针对已经完工的玻璃幕墙部分进行。风压的测点布置,拟选择具有代表性的3层,分别为36层、66层、118层。平面布置则每层布置不少于12个测点,合计不少于36个测点。
1.2 监测时间和监测频率
在相应测点布置位置处施工完成后,遇大风天气进行监测。并初步以7m/s为风速监测的控制风速标准。
1.3 监测系统布置
风压监测系统由压力探头、微差压传感器、数据采集设备组成。风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。
1.4 传感器安装
超高层建筑风压属于微压范畴,且具有脉动风压的特征。因此,压力传感器宜选用微压量程、具有可测正负压的压力传感器。微差压传感器安装在玻璃幕墙内侧。但是其传感器探头必须垂直于玻璃幕墙面安装在外侧,探头与微差压传感器通过具有抗老化的软管连接,同时微差压传感器的另一个探头则布置在室内。因此必须在探头安装专用保护罩,保护罩底部开有前腔排水孔以避免前腔水压的影响。信号及电源线采用4芯扁排线,背压腔参考压力管采用1.8mm医用硬塑胶管,整个传输线可无阻碍地通过幕墙窗的密封垫进入室内。
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。