结构健康监测-地震作用监测-风荷载检测

简介：

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) 预警较端灾害事件，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和依据;

5) 实测获得的地震和结构动力响应将指导未来的高层建筑设计，也为高层建筑结构新技术的研究提供重要参考。

随着社会的进步和经济的发展，大量的工程建设在各地展开，多的造型奇特、规模庞大的建筑物出现在世界各地。由于设计上、施工质量等方面的缺陷，导致工程建筑物在施工和运营期间发生变形，如果变形出极限，就会影响建筑物的使用，甚至发生坍塌等事故。由于变形监测能够为判断工程建筑物的安全提供必要的信息，使得变形监测的意义加重要。

结构健康监测--荷载及作用监测：

1.1地震作用监测。

通过在塔楼设置两台强震仪获得塔楼的平动地震动输入，以进行地震作用监测。一台强震仪放置于塔楼基础大底板的*，一台强震仪放置在主体结构层的中心，用于自动记录地震在基础以及塔楼部的三个分量上的振动。三台强震仪可放在周边的自由场上。

如果该地区自由场上已布置强震仪，且可以根据需求提取得到数据，可以考虑共用自由场的强震仪，这样可以合理利用资源。地震作用监测应与结构的地震响应监测相结合，以建立起有效的荷载-响应关系，以及地震作用后结构的损伤识别及健康性态评估。

1.2 风荷载监测。

布置风速监测传感器获得塔楼部不同方向的来流风速和风向数据。至少共配备2台风速仪(一台机械式，一台声式)进行风速的监测。在建筑立面，应考虑沿建筑高度方向均匀设置适当数量的风压测量装置。风荷载监测应与结构的风致响应监测相结合，以建立起有效的荷载-响应关系，实现施工过程的结构应有姿态判别、强风灾害的预警，以及风荷载作用下结构的损伤识别及性态评估。

1.3 温度监测。

观测塔楼环境的温度变化，包括日温度变化和季节温度变化。沿建筑物立面高度设置5个测量区，用以测量不同建筑高度的温度分布与变化;并且测点沿建筑的平面四周布置，用以测量不同建筑立面情况下的温度分布与变化。

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**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**阶X向平动、Y向平动和**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。