複雜建築結構(gòu)健康監測的重要性
更新時間:2021-04-10 17:51
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結構健康監測最早應用於大壩、橋梁(liáng)等大型土木設施,近幾年來開始(shǐ)應用於建築結構。很多工程實例表明:對於(yú)有局部(bù)損傷的建築結構,監測(cè)數據是最可靠的(de)關於結構性態的直接信息,基(jī)於這一信息可以(yǐ)對結構的性能(néng)進一步研究和了解,並(bìng)在(zài)此基礎(chǔ)上確定後續工作(zuò)。
1複雜建築結構建築設計的特征隨(suí)著社會經濟的發展,全國各地大型公共建築趨於用複雜的造型引(yǐn)起民(mín)眾的關注,形態各異的造(zào)型勢必要依靠極其複雜的結構支撐,其複雜性(xìng)主要體現在以下幾方麵:(1)超高近些年(nián),城市摩天指(zhǐ)數被不斷刷新(xīn),超高層建築雖然極大地(dì)解決了城市擁擠問(wèn)題,但卻增加了更多的安全隱患。何謂超高層建築?《民用(yòng)建築設(shè)計通則》規定:建築高度超過100m時,不論住宅及公共建築均為超(chāo)高層建築。(2)平(píng)麵及豎向不規則《建築抗(kàng)震設計規範》中列舉(jǔ)了建築形體及其構件布置的平麵、豎向不規則的(de)主要類型,並明確規定:不規則的建築(zhù)應按規定采取加強措施;特別不規則的建築應進行專門研究和論證,采取特別的加強措施;嚴重不(bú)規則的建築不應采用。(3)造價高為了實(shí)現造型獨特、形體複雜的建(jiàn)築設計(jì),結構設計、施工及使用期間的維護等都需要比常規建築投入更多的人力、機械、新(xīn)技術、新材料,這些都大大提高了建築物的(de)造價。
2建築結構健康監測係統的組成健康監測係統包括下列幾部分:傳感係統、數據采(cǎi)集和處(chù)理係統、通(tōng)訊係統、監控中心和報警設備。2.1傳感器係統(tǒng)傳感器係統包含對建築結構所受外(wài)部作用和在外部荷載作用下的效應的實時探測傳感技術和器件。結構的內力是反映結構受力情況最直接(jiē)的參數,跟蹤結構在建造和(hé)使用階段的內力變(biàn)化,是了解結構形態最(zuì)直接的途徑,也(yě)是判斷結構(gòu)效應是否符合設計計算預期值的最有效方式。另(lìng)外,對結構關鍵部位的應力情況進行監測,可以(yǐ)確保結構的安全性。2.2數據采集及傳輸係統數據采(cǎi)集與(yǔ)傳輸係統從傳感器(qì)讀取數據並傳輸至子站,再由子站傳輸至中心路由器和服務器,用戶或管理單位可通過網絡遠程讀取和(hé)顯示數據。傳感器至子站、子站至路由器的數據傳輸可采用無線、有線、光纖等(děng)方式。2.3數據處理與分析係統數據處理與分析係統承擔對監測所獲取的結構荷載及其效應數據進行處理(lǐ)與在線分析的功能。2.4結構預警係統結構(gòu)預警(jǐng)係統可根據數據處理(lǐ)與分析係統的結果,分類分層次顯示建築結構(gòu)的狀態性能。結構的監測數據可分為荷載作用和作用效應(yīng)兩(liǎng)大類,預警係統可對二者是否在設計預期範圍內及超出預期值(zhí)情況進行評分,並依此來評定結構的性態。3建築結構健康(kāng)監測的重要(yào)性建築(zhù)結構檢測並非隻(zhī)對“危房”才有(yǒu)必要,如果(guǒ)對建築結構健康監測意識不強,可能會導致違反相關建設法律法規(guī)而引起不必要(yào)的處罰,甚至會在建築結構安全性不滿足要求的情況(kuàng)下繼續使用而釀成事故。為此,筆(bǐ)者選擇常見的兩種需要進行建築結構監測的情形作簡(jiǎn)單介紹。3.1原建築結構改變使用要求該情形較為常(cháng)見,最普遍的就是加層和改變原建築的使用功能。(1)加層由於城市工業化和商業化的迅速發展(zhǎn),城市建設用地日趨(qū)緊張(zhāng),有些已建(jiàn)成的建築物已經不能適應日益繁榮的物質、文化需求,使用空間受到(dào)限製,需要進一步擴大(dà)使用麵積。在這(zhè)種情況(kuàng)下建築加層堪比雨後春筍。但房屋加層勢必增加建築結構的荷載,為(wéi)保證原結構(gòu)受(shòu)力構件,特別是豎向受力構件和基(jī)礎(chǔ)滿足強度、剛度和穩定性的要求是保障整個建築結構繼續正常使(shǐ)用的根本。這就需要結構檢測技術的鑒定,根據(jù)鑒定結(jié)果對結構某些構件或部位進行加固,從而保證建築結構的正常使用。(2)改變(biàn)使用功能改(gǎi)變原建(jiàn)築的使用功能,即改變其用途。新的用途首先會產生新的荷載。另外,新的使用(yòng)功能會導致原結構布局的改變,如:拆除或削弱了部(bù)分承重構件或改變了承重構件的使用狀態。為確保改造後的建築結構的安(ān)全性,對其進行結構檢測不容忽視。3.2遭受較大自然災害或偶然事故(gù)對建築結構影響較大的自然災害或偶然事故有地震、水災、火災、撞擊、爆炸(zhà)等。以震後未損(sǔn)毀的建築為例,為了解此類建築的實際性能,就需要利用結構檢測(cè)技術對其進行整體動力(lì)性能(néng)的檢測(cè)和內力檢測。通過檢測數據與計(jì)算結果比較分析,判別結構構件的剛度、內力在震後是否變化,支座有無內部損傷等。以此對需要修(xiū)複和加固(gù)的結構構件和(hé)部位進行(háng)及時(shí)有效地加固處理(lǐ)。
綜上所(suǒ)述,為保證複雜高層建築結構建築設計的安全性(xìng)及經濟性,除(chú)合理的結構設計、科(kē)學的施工及正常的使用,對其在施工運營期間進行係統實時地評定與監測,以提升其(qí)整體質量,明確其(qí)存在的安全隱患,做到有針對性地加固和合理維護,提升複雜建築結構的整體安全性具有重要作用。
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