武汉建筑结构加速度监测技术方案

 武汉建筑结构加速度监测技术方案

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目前我国土木工程事故频繁发生，如桥梁的突然折断、房屋骤然倒塌等，地震、洪水、暴风等自然灾害也对建筑物和结构造成不同程度的损伤;在Northridge和1995年日本神户(Kobe)的大地震中，一些建筑物在遭受主震后并未立即倒塌，但结构却已受到严重损伤而未能及时发现，在后来的余震中倒塌了。还有一些人为的爆炸等破坏性行为，如美国世贸大褛倒塌对周围建筑物的影响，这些都造成了重大的人员伤亡和财产损失，而且已经引起人对于重大工程安全性的关心和重视、对结构性能进行监测和诊断，及时地发现结构的抗伤，对可能出现的灾害进行预测，评估其安全性已经成为未来工程的必然要求，也是木工程学科发展的一个重要领域。 健康监测系统及其组成：一般认为健康监测系统应包括下列几部分： 传感器系统，包括感知元件的选择和传感器网络在结构中的布置方案。 数据采集和分析系统，一般由强大的计算机系统组成。 监控中心，能够及时预测结构的异常行为。 实现诊断功能的各种软硬件，包括结构中损伤位置、程度类型识的*判据。 传愿器监测的实时信号通过信号采集装置送到监控中心，进行处理和判断，从而对结构的健康状态行评估，若出现异常，由监控中心发出预警信号，并由故障诊断模块分析查明异常原因，以便系统安全可地运行 。武汉建筑结构加速度监测技术方案

通际质量检测(上海)有限公司是*从事房屋检测、结构监测、工程检测和评估鉴定的第三方检测机构，具有*认可的CMA、CNAS等相关证书，拥有以博士、硕士领衔的*检测技术团队。公司下设房屋质量检测站、结构监测中心、工程检测部和评估鉴定部等部门，由*一级注册结构师、注册岩土工程师、教授级高级工程师等30+位工程师为你量身打造的检测方案，帮你节省近20%的检测费用，加快可以3-7天内出具相应的检测报告 。

桥梁结构健康监测的现状与发展方向：目前我国桥梁养护单位由于经济条件的制约，桥梁结构健康监测开展并不普遍，仅在徐浦大桥、南京长江第二大桥、润扬大桥等有一定影响的特大桥中采用，并且普遍存在着监测项目种类不足的情况。在监测数据的管理方面，没有一个较为完善的数据存储与管理系统，大量的监测数据得不到妥善的处理与利用。并且，现有的桥梁结构监测和状态评估系统大多属于单一的监测系统或者是单一的管理系统。随着经济的发展和管理部门对结构安全监测认识的进一步提高，桥梁健康监测技术将越来越趋向于普遍化、智能化、实时化、网络化。 普遍化，随着国内大型桥梁的不断建成，管理者对做好桥梁的运营、养护，随时了解桥梁结构的健康状况，及时对桥梁进行安全评价的要求日益迫切，并给与高度重视和经济支撑，使桥梁健康监测系统得以广泛应用。 智能化，通过开发和应用高性能智能传感设备，达到进行自感知、自适应、自诊断、自愈合和智能传输测试的目的。 实时化，能及时掌握桥梁工作状态，消除人工检测的滞后性和低效性。能准确判别桥梁安全性能、使用性能和资金使用效率之间的*化临界点，避免重大事故的出现和资源的浪费。 网络化，桥梁实时监测系统的网络化可以实现监测数据的共享，以便各地*对桥梁状态的评估，更可实现对远离城市桥梁的自动实时监测，实现良好的社会效益和经济效益 。

徐州桥梁地震作用监测技术方案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界、振动幅值界进行报警; 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) 。

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评估、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。*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*测点、*的模态识别方法、*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，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*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 。

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 。Kbdc2ql88

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。

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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