高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究與應(yīng)用分析

【摘要】 本文主要是對建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的研究以及應(yīng)用進行分析研究，進而提出了以下方面的內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】 高層建筑；結(jié)構(gòu)；健康監(jiān)測；研究；應(yīng)用；分析

引言：對于結(jié)構(gòu)檢測來說，其主要是一種檢測的技術(shù)，能夠更好的評價施工質(zhì)量和建筑工程結(jié)構(gòu)的性能，其檢測的方法主要是有人工現(xiàn)場測量、試驗和無損檢測，而對于大型的高層建筑僅僅采用檢測的方式已經(jīng)是不能夠滿足結(jié)構(gòu)安全性需要，要采取結(jié)構(gòu)的安全性監(jiān)測，因此通過有線或者是無線的手段采集和處理數(shù)據(jù)，進而診斷出健康的情況。

1.高層建筑結(jié)構(gòu)的相關(guān)特點

1.1高層建筑結(jié)構(gòu)特點

在高層項目中，其具有著耗資多和占地面積大、施工時間長和耐久性要求高等特點，使用期間受環(huán)境影響材料容易老化損傷，容易發(fā)生危險事故，災(zāi)情難以控制，這樣也能夠更好的突出其結(jié)構(gòu)安全的保證以及滅情預(yù)警的重要性。

在高層建筑中，可以分成為施工期間、運營期間以及老化施工期間，其主要是考慮高豎向變形差異，因為其承重構(gòu)件的豎向變形差異會直接影響施工質(zhì)量，徐變和收縮因素，高層建筑中混凝土材料受到徐變和收縮應(yīng)力的影響，從而使其將會產(chǎn)生彈性的變形會有著附件的變形，同時也會隨著時間逐步增加，所以是不可忽略的，施工過程引起的結(jié)構(gòu)形式改變，會引起內(nèi)力和變形的變化所以高層建筑不僅進行設(shè)計時的理論分析，還要實施全而監(jiān)測，以此來對施工的實際情況進行掌握。

在高層建筑中，因為受到水平荷載的而影響，因此對其風(fēng)力比較敏感，風(fēng)對高層結(jié)構(gòu)的破壞主要為在風(fēng)作用下出現(xiàn)裂縫或殘余變形，建筑外部裝修部分如玻璃幕墻、裝飾的破壞，在風(fēng)振作用下產(chǎn)生擺動，將會引起人們的不適應(yīng)，，產(chǎn)期風(fēng)荷載作用下的疲勞破壞等除了風(fēng)荷載外，高層建筑還要注意材料老化、構(gòu)件損傷等方面的問題。

1.2高層建筑監(jiān)測內(nèi)容和要點

在高層建筑講課體系檢測中，其主要是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特點所開發(fā)出來的，主要的監(jiān)測內(nèi)容有氣候、結(jié)構(gòu)荷載以及結(jié)構(gòu)響應(yīng)監(jiān)測施工階段主要隨著施工進度安裝傳感器和采集傳輸設(shè)各，主要以人工操作為主，將監(jiān)測數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，經(jīng)過分析后和設(shè)計要求相對比，以此來能夠及時的采取糾錯的措施，同時也能夠根據(jù)工程進度有計劃的做好各種條件的計算，提供各階段的監(jiān)測報告使用階段通過中心服務(wù)器調(diào)用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，對結(jié)構(gòu)進行狀態(tài)識別和安全性評定，其中主要是包括了安全評定以及整體安全的評定。

在高層結(jié)構(gòu)檢測系統(tǒng)中，其主要是能夠同時的滿足施工期和運營期的特點，并且所需要檢測的項目必須要同時包括施工期和運營期間的檢測內(nèi)容，能夠?qū)蓚€時期的監(jiān)測數(shù)據(jù)實行無縫連接，保證施工期間的數(shù)據(jù)服務(wù)于運營期，施工時埋設(shè)好監(jiān)測點，并且其預(yù)留出的監(jiān)測元件以及施工階段和使用階段很多檢測的內(nèi)容都是相同的，施工階段是控制危險，使用階段則是發(fā)現(xiàn)危險，兩者相互結(jié)合才能構(gòu)成完整的安全監(jiān)控體系。

2.高層建筑施工階段分析

2.1施工過程的分析

關(guān)于施工過程中的分析能力，進而能夠做好施工監(jiān)控的依據(jù)，同時也能夠作為引導(dǎo)以及優(yōu)化測點的布置，指導(dǎo)施工中結(jié)構(gòu)標(biāo)高和構(gòu)件長度的控制以往的建筑結(jié)構(gòu)分析時荷載以分階段施加的力式累加，這種力式忽略了施工階段對上部結(jié)構(gòu)的影響，存在較大的誤差，其主要是采用了有限元軟件進行計算，其分析過程中只是對已經(jīng)是施工階段進行分析，采不影響未施工結(jié)構(gòu)，每個階段完成后程序?qū)⒔Y(jié)果累加到當(dāng)前階段中，能夠更好的接近于實際的情況。

在施工中，其混凝土將會隨著時間的推移，進而受到收縮等方面的影響，澆筑后強度逐漸增強，一段時間后才能達(dá)到最大值，所以混凝土的彈性變形會比理論分析值略小由徐變引起的變形與荷載成線性關(guān)系，對于高強度的混凝土來說，其應(yīng)變將會比較小，并且荷載作用一個月后將會是徐變發(fā)展成為總徐變的一半，二年到五年之后才進行驗收。

以某高層建筑為例，施工順序為先核心筒后框架，基本進度為每六天完成普通樓層一層，設(shè)各和避難層十天完成一層，核心筒內(nèi)混凝土樓板滯后核心筒一層，巨柱滯后核心筒三層，外部樓板要滯后巨柱兩層后裝部件和伸臂要在主體完成后進行。

2.2構(gòu)件豎向變形分析

在對高層建筑進行施工中，將會受到比較大的豎向荷載，進而會產(chǎn)生彈性變形，然而隨著時間脫衣將會增加混凝土構(gòu)件出現(xiàn)徐變，建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)高會與設(shè)計標(biāo)高產(chǎn)生一定的差異，處理不當(dāng)會成為安全隱患，影響施工質(zhì)量豎向變形的變化，一般采用補償?shù)牧κ竭M行處理，在施工中豎向預(yù)留一定的尺寸，進而能夠更好的保證實際的標(biāo)高和設(shè)計標(biāo)高的意志，施工預(yù)留的高度主要是根據(jù)施工前變形以及施工后變形和施工總變形綜合分析得到的。

2.3關(guān)于構(gòu)件應(yīng)力分析

在施工的過程中，其應(yīng)用應(yīng)該是沒有辦法能夠通過結(jié)構(gòu)設(shè)計理念計算控制的，由于混凝土構(gòu)件將會出現(xiàn)徐變以及收縮，上部的荷載將會不斷的增加，混凝土澆筑前后鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件內(nèi)力不斷變化，建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件應(yīng)力都處于相對復(fù)雜的狀態(tài)。

對于核心筒來說，在施工中各個角度主要是由剪力墻連接構(gòu)成桶裝的結(jié)構(gòu)，進而迎風(fēng)而和背風(fēng)而分別承受拉力和壓力，在豎向荷載和水平荷載共同作用下背風(fēng)而的構(gòu)件總壓力較大外框架部分柱之間是由析架連接，腰析架負(fù)責(zé)水平力的傳遞，因此其整體性是比較差的，在施工的過程中也會使這個部分的應(yīng)用產(chǎn)生一定的波動。

3.結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

3.1結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的框架

在對工程進行健康監(jiān)測時，其目的就是保證結(jié)構(gòu)的施工以及運營的安全性，同時也能夠更加熟練的掌握掌握結(jié)構(gòu)的整體使用狀態(tài)變化，為結(jié)構(gòu)的安全評定提供技術(shù)支持，其基本的思路主要是為在自動化數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，通過監(jiān)測結(jié)構(gòu)的受力和變形狀態(tài)，推斷結(jié)構(gòu)的特性變化，探測和評價結(jié)構(gòu)的損傷，從而評估結(jié)構(gòu)構(gòu)件和整體的安全使用狀態(tài)。

對于健康監(jiān)測的系統(tǒng)步驟來說，其主要會根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力機制進而采用的材料來確定監(jiān)測的內(nèi)容以及檢測的位置，根據(jù)監(jiān)測項日和監(jiān)測內(nèi)容選擇傳感器，建立傳感器系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，設(shè)計監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，設(shè)計監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲和管理，并且對其所得到的數(shù)據(jù)進行分析，使其能夠進行安全評價以及預(yù)警。

3.2監(jiān)測項日及傳感器測點位置

對于氣象監(jiān)測來說，主要是包括溫度、氣壓以及濕度等方面的內(nèi)容，監(jiān)測點應(yīng)該要設(shè)立在筒施工界面，同時要隨著施工進度調(diào)整位置，風(fēng)環(huán)境的監(jiān)測包括風(fēng)速、風(fēng)向等，采用剛性固定支架安裝在核心筒施工界而處，地震監(jiān)測屬于荷載監(jiān)測，記錄地震荷載及歷程，其主要是采用了強震儀以及觸發(fā)力式進行實時的監(jiān)測，風(fēng)壓監(jiān)測傳感器裝在幕墻表而處，關(guān)鍵位置的應(yīng)力和應(yīng)變監(jiān)測包括巨柱、核心筒、伸臂析架、腰析架、斜撐、塔冠和桅桿支座等。在此之外，還有溫度的監(jiān)測以及動力特性的監(jiān)測等。

總結(jié)：在對高層建筑結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測中，其主要是針對特定的建筑進行監(jiān)測，根據(jù)對特定的土木工程項目進行實時監(jiān)測，以此更好的保障建筑工程質(zhì)量和使用者的安全。并通過從數(shù)據(jù)采集、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)雀鱾€方面進行設(shè)計，這樣能夠更加方便的對建筑監(jiān)測體系進行快速的構(gòu)建，以此來避免重復(fù)開發(fā)等問題。并將設(shè)計的通過的結(jié)果運用到實際的建筑結(jié)構(gòu)的案例中進行測試，取得良好的效果。

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