武汉桥梁构件应力应变监测诊断报告

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XXXX中心位于XX滨江商务核心区域，地理位置优越，是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，主塔楼建筑面积约为40万平方米，高度过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高层建筑，一个塔冠和穹拱位于塔楼顶部，凸显塔楼的建筑风格。建成后的XXXX中心将是华中*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*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); 施工包单位的施工组织计划; 甲方提供的图纸及其他相关资料 。武汉桥梁构件应力应变监测诊断报告

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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*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*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 。武汉桥梁构件应力应变监测诊断报告 结构健康监测-施工过程标高监测 水平截面的倾斜度将直接影响结构的后续施工，应测量各控制截面监控点的标高以确保该截面的水平度。监控点的坐标测量也是本施工监控项目的重点。 1.1 监测控制网的建立 由于施工方已经建立了测量控制网，监控方在对测量控制网复核后，利用其外围控制网建立不同于施工方的内部网，以便将关键点的测量与施工方的结果进行比较。 在施工监控开始前，首先对施工方建立的施工平面控制网和高程控制网进行复测，高程和平面观测采用《建筑变形测量规程》中的二级变形测量精度指标，即：标高观测中观测点测站高差中误差不大于0.5mm;位移观测中观测点坐标中误差不大于3.0mm。高程基准网按《城市测量规范》中二等水准测量要求进行，采用精密水准仪，视线长度不大于50m，前后视距差不大于1.0m，任一测站前后视距累积差不大于3.0m。监控方在对测量控制网复核后，利用其外围控制网建立不同于施工方的监测控制网。以下各标高、坐标监测项目均是基于复测后的控制点进行。 1.2 监测时间和监测频率 水平度的测量须结合标高测量，并且在日出之前进行，以消除结构由于日照作用导致的不均匀温度分布所带来的影响。 由于核心筒与巨柱施工不同步，因此同一设计标高处的核心筒与巨柱施工是一前一后的，这就有可能导致标高不匹配的问题，从而使得连接核心筒和巨柱的伸臂桁架产生较大的内力，这对于结构是非常不利的，所以在进行标高监测时应确保同一区域内的巨柱和核心筒上的测点要同期实时观测，并及时记录对比。若出现标高不匹配的情况，可采取合适措施严格控制伸臂桁架的合拢时间，确保施工安全进行 。

结构健康监测- 结构性能评估： 在上述结构实测分析和结构理论分析的基础上，将不同时期(或不同工况下)的实测结果进行对比，以及将实测分析与理论分析的结果进行对比，可以明确结构工作状态的改变趋势以及当前的结构工作状态。 XX中心主塔楼结构工作状态的评估可以分为构件和结构两个层次。就构件层次而言，重点关注结构主要受力构件关键部位应变传感器测试的数据，将监测的数据输入的数据库之后，还需要根据结构设计分析结果，找到构件在设计荷载作用下的应力水平，或者构件达到极限承载力时的应力水平，以此可以直观实时显示结构的实际状况。由于单根构件或部分构件的失效往往并不会导致整个结构的破坏，为此还有必要对整体结构的实际工作状态进行评估。就结构层次而言，重点关注结构自振特性的指标，将不同时期实测结果进行对比，明确结构工作状态的变化趋势;将实测结果与更新的有限元模型基础上的模态分析结果进行对比，评定结构实际的工作状态。 在上述结构实际工作状态评估的基础上，就可以进行结构安全评定。结构安全评定分为确定性安全评定和基于可靠度理论的安全评定两种方法。

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、评估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、准确的评估结构的当前性状。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*限度地逼近设计要求 。Kbdc2ql88

结构健康监测- 结构性能评估： 在上述结构实测分析和结构理论分析的基础上，将不同时期(或不同工况下)的实测结果进行对比，以及将实测分析与理论分析的结果进行对比，可以明确结构工作状态的改变趋势以及当前的结构工作状态。 XX中心主塔楼结构工作状态的评估可以分为构件和结构两个层次。就构件层次而言，重点关注结构主要受力构件关键部位应变传感器测试的数据，将监测的数据输入的数据库之后，还需要根据结构设计分析结果，找到构件在设计荷载作用下的应力水平，或者构件达到极限承载力时的应力水平，以此可以直观实时显示结构的实际状况。由于单根构件或部分构件的失效往往并不会导致整个结构的破坏，为此还有必要对整体结构的实际工作状态进行评估。就结构层次而言，重点关注结构自振特性的指标，将不同时期实测结果进行对比，明确结构工作状态的变化趋势;将实测结果与更新的有限元模型基础上的模态分析结果进行对比，评定结构实际的工作状态。 在上述结构实际工作状态评估的基础上，就可以进行结构安全评定。结构安全评定分为确定性安全评定和基于可靠度理论的安全评定两种方法。

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*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*重要、*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。对于高层建筑，前5阶反应及前15阶模态是*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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