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高层建筑结构健康吗 ?监测系统说的算!
宣布时间:2021-12-03 浏览次数:124670 来源:尊龙凯时人生就是搏

高层建筑结构受力特点

高层建筑结构体系主要包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。

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01 水平力是主要控制荷载,在低层和多层建筑结构中,通常以竖向荷载控制结构设计;而在高层建筑结构中,水平荷载起着决定性作用,特别是风荷载和地举措用。

02 侧向变形为控制指标,与低层和多层建筑结构差别,结构侧向变形成为高层建筑结构的要害指标。随着建筑结构高度的增加,水平荷载作用下的侧向变形增大。因此不但要求结构具有足够的强度,还要求具有足够的抗侧刚度,使结构在水平荷载作用下爆发的侧向变形控制在宁静规模。

03 抗震性能要求高,关于高层建筑结构,除要满足正常使用时的竖向荷载、风荷载以外,还需具有良好的抗震性能。


高层建筑的结构健康监测内容

高层建筑的结构健康监测内容主要有:

01 情况与荷载监测,主要包括温度、湿度、雨量、风荷载、地动等;

02 变形监测,主要包括笔直度、水平度、水平位移、竖向位移、基础沉降等;

03 应力监测,主要包括混凝土应力、钢筋应力、钢结构应力等;

04 振动监测,包括结构要害位置的水平和竖向加速度,高层建筑在风荷载和地举措用下的结构振动和动力特性是运营阶段的监测重点。


广州塔结构健康监测系统简介

广州塔是广州市的地标性超高层建筑结构,位于广州新都会中轴线与珠江景观轴交汇处,与珠江新城中的“双子塔”组成大三角,与珠江新城南端的广州市歌剧院、广东省博物馆组成小三角。广州塔高600m,其中主塔高450m,天线桅杆高150m,设计使用年限为100年。广州塔塔体包括37层差别功效的关闭楼层,作为旅行、餐厅、电视广播中心以及休闲娱乐区。地下室1层为停车场和治理用房,地下室2层为设备和货仓。广州塔用地总面积约170000m2,总建筑面积约100000m2。

广州塔的建筑结构是由一个向上旋转的椭圆形钢外壳变革生成,相关于塔的顶、底部,其腰部纤维,体态生动。钢结构外筒是结构主要的笔直承重及抗侧力构件,包括三种类型的构件,即立柱、环梁和斜撑。外筒共有24根柱,由地下2层柱定位点沿直线至塔体顶部相应的柱定位点,全部接纳钢管混凝土组合柱。其结构有以下特点:

结构超高

广州塔高达600m,是中国第一高塔,世界第五高塔,在超高层建筑生长历史中具有重要意义。

形体奇特

广州塔以“广州新气象”为主题,塔的上部和下部辨别是两个椭圆,巨细椭圆用钢管混凝土立柱连接起来,然后在中间扭转了45°,很是有动感,建筑由差别形状和差别偏向的椭圆结合而成,形成上升体,从差别的角度看有差别的形状和效果,形体很是奇特。

结构庞大

为了实现奇特的建筑效果,设计接纳简中筒结构,内筒为椭圆形钢筋混凝土结构,外筒为花篮状钢结构,两者之间在局部区段接纳支撑钢梁和楼层连接,在450m高空设置150m高的桅杆,结构极为庞大。

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广州塔结构健康监测系统主要由香港理工大学卖力设计和实施,2009年完工)。在施工阶段,选取12个要害截面装置了凌驾50个种种传感器进行监测;在运营阶段,在主塔5个要害截面装置了凌驾280个种种传感器进行监测,在桅杆选取3个要害截面装置了凌驾80个种种传感器进行监测,这些传感器能够实时监测广州塔的情况参数(温度、湿度、降雨等)、荷载(风和地动)和响应(要害部位的受力、水平位移、加速度、倾斜等)。主要包括风速仪、加速度计、倾斜仪、光纤应变计、光纤温度计、腐化传感器、埋入式应变计、光纤倾斜仪、地动仪、GPS等。

广州塔结构健康监测系统的特点

01 接纳施工阶段和运营阶段一体化设计,运营阶段所需传感器在施工阶段预埋或装置,施工阶段装置的传感器可以作为运营阶段监测系统的一部分;

02 在钢结构外筒、钢筋混凝土内筒以及桅杆结构接纳了集成式光纤应变和温度传感器监测系统,节约了大宗线缆铺装和传感器;け厩,提高了传感器存活率;

03 通过联合装置全球定位系统和数码摄像机,对广州塔桅杆风敏感结构进行结构变形监测和交叉验证;

04 在塔顶桅杆底部安排了大宗光纤应变计,对超高柔性桅杆结构的应力集中和品格疲劳问题进行重点监测;

05 建立了世界首个基于超高层结构健康监测系统的基准研究平台,通过共享监测数据比照验证理论模型。

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广州塔结构健康监测系统所使用的传感器主要有:风压传感器、位移计、加速度计、风速仪、振弦式应变计、腐化传感器、倾斜仪、光纤传感器、工业数码相机、GPS、气象仪、地动仪。


相关传感器

SM-5A应变计

SM-5A振弦式应变计用于监测应变的变革,当弹性模量已知时,可评估应力变革。

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SM-5A振弦式外貌应变计由一根钢弦;す芰拥牧礁龆丝樽槌。一个电磁线圈安排在位于管子中部的;ね饪侵。施加在应变计上的外力改变了钢弦的张力,从而改变钢弦的共振频率,并被电磁线圈读取。

MuST FBG 应变计

MuST FBG应变计用于静态或动态的应变监测。

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多个FBG(光纤布拉格光栅)应变计可以链接在一条光纤线路上。用胶粘或点焊的要领,装置在混凝土、钢和复合质料结构上。

MuST FBG温度计

MuST FBG 温度传感器适用于广泛的应用领域。这款传感器是古板电信号或振弦式温度传感器的光纤版本,但完全无源,对情况引起的漂移具有固有的不敏感性。

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装置在结构外貌上或埋入在混泥土或砂浆中,每条链最多12个传感器。

SOFO VII读数仪(光纤信号解调仪)

SOFO VII读数仪适合现场使用的可靠、多功效光纤数据纪录仪,可测读SOFO和FBG传感器。

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SOFO VII是一款能丈量SOFO(干预丈量)和FBG(光纤布拉格光栅)传感器的通用读数仪(也叫光纤信号解调仪)。该系统是为静态、恒久丈量而设计的。每个通道都可以针对这两种技术中的一种进行软件配置。SOFOVII集成在一个紧凑的钢制机箱中,用于永久装置在任何需要连续监测的结构中。

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结构健康监测系统

结构健康监测系统,主要是由一批强震仪组成的结构台阵,再加上应变、位移、倾斜、情况等多种传感器组成的一整套健棵魅诊断系统。

关于建筑结构,其运动偏向主要为X轴平移、Y轴平移和X-Y扭转。

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在监测历程中,主要接纳单轴/双轴/三轴加速度传感器,配合布线及数据收罗系统,对建筑结构的平移、扭转、层间位移及反应谱等参数进行监测。

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这种接纳CAT5e网线布设加速度传感器的监测要领,能够大幅减少对既有建筑的影响,装置简单、布设便当。

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可以考虑在每层楼装置传感器,也可以考虑每隔几层楼装置传感器。建筑物的巨细和形状将影响需要几多传感器及其位置。权衡结构的变革有多种要领,每个结构都有自己奇特的需求。差别的传感器装置在整个建筑的差别要害位置。


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