超高層建筑結構健康監測現場實施狀況驗收方法★

秦 海

(國家建筑工程質量監督檢驗中心，北京 100013)

1 概述

超高層結構具有規模大、體型復雜、施工周期長的特點，如何保證這類結構在施工過程中受力均勻、應力和變形都控制在彈性范圍內、施工結束后實現設計位形以及竣工后工程的安全運行，越來越受到設計和施工人員的重視。在此工程背景下，結構健康監測技術應運而生，并成為土木工程學科發展的一個重要領域[1-4]。然而目前國內外學者將主要關注點放在如何優化結構健康監測系統[5-9]，缺乏對結構監測現場實施狀況的評估方法，本文將以某在建的超高層(WHGC)為載體，建立超高層建筑結構健康監測現場實施狀況驗收方法。

2 WHGC健康監測系統總體概況

2.1 項目平臺

WHGC總建筑面積約7.1萬m2，地下5層，地上120層，建筑高度超過600 m，主塔樓從上至下開了3組風槽，風可以“穿堂而過”，減少大風對大樓的危害。主塔樓結構由外框12個巨型勁性柱、18個外框重力柱、帶剪力墻鋼骨的鋼筋混凝土核心筒、樓層鋼梁、10道環帶桁架、4道伸臂桁架、60 m高的塔和雨棚組成，主塔樓效果圖見圖1。

2.2 系統設計

項目團隊研發的WHGC結構健康監測系統(以下簡稱“系統”)采用分層管理模式，如圖2所示。采用9種共計486個傳感器和監測設備對結構全壽命周期內的結構靜力及動力響應進行監測，結構監測傳感器空間布置如圖3所示。

2.3 WHGC健康監測現場實施難點

WHGC主塔樓結構健康監測現場實施具有實施難度大、實施周期長、維護工作量大的特點。

2.3.1實施難度大

WHGC實施難度大主要表現在：1)施工現場環境復雜，各專業交叉施工，可供監測單位實施的空間較小；2)監測項目眾多，所需要的智能傳感器數量大，且傳感器在結構平立面較為分散，采集線路跨度大；3)監測項目所采用的智能傳感器種類多，相應的采集設備種類也較多，如何將這些不同的采集設備接入到監測系統也是一個大問題。

2.3.2實施周期長

WHGC主塔樓施工周期為8年～9年，而監測項目是隨結構施工進度同步進行的。另外WHGC主塔樓結構監測不僅需要監測結構施工期間的狀態，對于交付后的使用狀態更為重視，因此，WHGC結構監測項目實施周期較長。

2.3.3維護工作量大

WHGC維護工作量主要表現在：1)智能傳感器分散布置，采集線路跨度較大，施工期間容易遭到現場施工破壞；2)監測時間長，智能傳感器使用過程中質量不達標，需要被替換。

2.4 建立驗收標準的必要性

目前國內缺少可供推廣和執行的超高層結構健康監測現場實施驗收標準，這極大地弱化了結構健康監測技術在實際工程中的應用。建立統一驗收標準的意義在于：1)確保現場實施質量滿足設計要求，達到預期的監測目的；2)展示結構健康監測技術在保證工程結構全壽命安全以及在役結構養護、加固和維修中的強大功能；3)為結構設計理論的發展提供具體的指導。

3 超高層結構健康監測現場實施狀況驗收標準

結合WHGC主塔樓監測項目，本文提出了超高層建筑結構健康監測現場實施狀況驗收標準。驗收標準則可以分為分部工程驗收、階段驗收、竣工驗收，下面對其進行詳細介紹。

3.1 分部工程驗收

監測系統具備分部工程驗收條件后，可向監理和業主提交書面申請進行分部工程驗收。分部工程驗收時，應提交下列文件：1)安裝和質量檢查記錄；2)隱蔽工程記錄；3) 硬件和材料的產品質量合格證明。

3.2 階段驗收

系統具備階段工程驗收條件后，應向監理和業主申請階段工程驗收。階段工程驗收時，應提交下列文件：1)分部驗收所提交資料；2)單項調試和聯合調試試驗記錄；3)硬件清單；4)軟件清單。

3.3 竣工驗收

系統具備竣工驗收條件后，應向監理和業主申請竣工驗收。提交竣工驗收報告前應完成下列事項：1)歷次檢查和監理發現的問題已全部處理完畢；2)歸檔資料符合工程檔案資料管理的有關規定。

工程資料清單包括：1)竣工驗收申請報告；2)竣工圖；3)材料、硬件的質量合格證明；4)施工記錄。包括必要的檢驗、試驗記錄；5)系統操作說明；6)系統硬件、軟件清單；7)系統內部接線圖；8)系統審批資料。

4 結語

本文結合WHGC主塔樓結構健康監測項目，提出了超高層結構健康監測現場實施狀況驗收方法，驗收可以分為分部工程驗收、階段驗收、竣工驗收。通過該方法可以對超高層建筑結構現場監測狀況進行實時評估，確保現場監測工作有條不紊進行，達到預期目標，為超高層建筑全壽命周期安全保駕護航。