施工新技術(shù)第八講課件

1、18.1 施工監(jiān)控的意義和目的施工監(jiān)控的意義和目的8.2 工程案例工程案例1廣州國際金融中心項廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)目施工監(jiān)控技術(shù)8.3 工程案例工程案例2廣州塔項目振動控制廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測技術(shù)8.4 工程案例工程案例3廣州亞運館項目施工廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)監(jiān)控技術(shù)第第8章章 超大型項目結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控技術(shù)超大型項目結(jié)構(gòu)施工監(jiān)控技術(shù)8.18.1施工監(jiān)控的意義和目的施工監(jiān)控的意義和目的 8.1.1施工監(jiān)控意義超大型項目多為重點或地標(biāo)工程，確保結(jié)構(gòu)的施工安全、施工質(zhì)量和施工進度是項目管理的重中之重。在施工階段對該超大型項目重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行全面監(jiān)控，獲取反映實際施工情況的

2、數(shù)據(jù)和技術(shù)信息，分析并調(diào)整施工中產(chǎn)生的誤差，從而為后續(xù)施工提供指導(dǎo)或建議，以使建成后的結(jié)構(gòu)各類參數(shù)處于有效的控制范圍內(nèi)，并保證結(jié)構(gòu)能夠最大限度地符合設(shè)計理想狀態(tài)。因此，對超大型項目實施施工監(jiān)控具有重大意義。28.18.1施工監(jiān)控的意義和目的施工監(jiān)控的意義和目的 8.1.2施工監(jiān)控的目的超大型項目的結(jié)構(gòu)工程在施工過程中以及運營階段的內(nèi)力分布情況是否與設(shè)計相符合是施工方、投資方和設(shè)計方共同關(guān)注的問題，最好的解決辦法就是進行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測監(jiān)控。結(jié)構(gòu)位移是反映結(jié)構(gòu)形態(tài)的主要參數(shù)之一，通過對施工過程中結(jié)構(gòu)關(guān)鍵測點的位移實時監(jiān)控，并依據(jù)位移量的大小和變化趨勢，可有效判斷屋蓋結(jié)構(gòu)的幾何形狀和結(jié)構(gòu)施工過程中變形

3、受控（如平面位置、標(biāo)高、層高及垂直度）是否滿足設(shè)計要求，并可綜合反映實際結(jié)構(gòu)的剛度、邊界條件、連接節(jié)點性能等與理論計算模型的相似程度，以滿足施工完成后超大型項目工程正常使用的需要。38.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.1概述廣州國際金融中心項目采用斜交網(wǎng)格結(jié)構(gòu)體系作為抗側(cè)向荷載結(jié)構(gòu)體系，見圖8-1，結(jié)構(gòu)造型獨特，由鋼管混凝土柱組成的斜交網(wǎng)絡(luò)外框筒分為16個節(jié)，每個節(jié)27 m，鋼管混凝土柱在每個節(jié)間為直線段，相鄰節(jié)段的柱子節(jié)點層形成一個折點，并于節(jié)點層平面內(nèi)產(chǎn)生向外的推力，從而在樓層梁板中產(chǎn)生了拉力。斜交網(wǎng)格外框柱及多變核心筒

4、、雙層雙向配筋樓蓋體系工藝復(fù)雜，鋼柱體形大，單件重，在空間斜交傾斜轉(zhuǎn)向，空間位形復(fù)雜，定位與校正難。核心筒的壁厚、結(jié)構(gòu)形式、平面形狀及平面定位尺寸沿豎向均有較大變化。項目高度將達432 m，典型的高柔結(jié)構(gòu)，其自振周期遠高于普通建筑和一般的低矮建筑，受到風(fēng)力、日照、溫差等多種動態(tài)作用的影響，核心筒頂部處于偏擺運動狀態(tài)。此外，廣州地區(qū)位于我國南方，易受到強臺風(fēng)的正面襲擊，由于該工程在風(fēng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)十分顯著，因此對該結(jié)構(gòu)在實際施工過程中進行施工監(jiān)控以及對該結(jié)構(gòu)在實際使用過程中經(jīng)受使用荷載、風(fēng)載、偶然荷載后進行長期健康監(jiān)測就很有必要，應(yīng)用多種測控手段對核心筒的結(jié)構(gòu)空間定位與變形進行測控是該工程

5、施工與健康監(jiān)測中的重點。458.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.2空間位置校核和變形監(jiān)測該項目核心筒與鋼管混凝土外框筒結(jié)構(gòu)安裝精度要求高，工期緊張，如何確保各主要受力節(jié)點的空間幾何位置與設(shè)計坐標(biāo)的偏差在限差范圍內(nèi)，將是主塔樓建設(shè)成功的關(guān)鍵。為此，我們嚴格監(jiān)測節(jié)點和桿件的空間位置，保證各構(gòu)件的施工質(zhì)量均能符合設(shè)計要求。位移變形監(jiān)測是一個重要內(nèi)容，貫穿于結(jié)構(gòu)施工安全監(jiān)測、風(fēng)振監(jiān)測及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測三方面?？捎糜谠u價結(jié)構(gòu)整體安全性，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)施工，構(gòu)件的安裝定位等。在該項目中我們采用結(jié)合全站儀觀測、垂線坐標(biāo)儀及動態(tài)GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)各自

6、的特點完成對結(jié)構(gòu)的位移變形監(jiān)測。68.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)1.水平位移監(jiān)測水平位移監(jiān)測包括控制節(jié)點平面坐標(biāo)校核（X軸、Y軸）和平面相對位移監(jiān)測，采用GPS、垂線坐標(biāo)儀和全站儀三種儀器相結(jié)合來監(jiān)測，控制層為1F、7F、13F、19F、25F、31F、37F、43F、49F、55F、61F、67F、73F、81F、89F、97F、頂層17個節(jié)點樓層。以動態(tài)GPS位移測量系統(tǒng)作為總體控制，垂線坐標(biāo)儀和全站儀監(jiān)測結(jié)果作為校核，監(jiān)測布置在外筒的3個角點，并布設(shè)棱鏡，監(jiān)測17個節(jié)點樓層的水平位移。監(jiān)測點位置見圖8-2。788.28.2

7、工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)（1） GPS衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)GPS衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)是當(dāng)今最先進的無接觸位移測量系統(tǒng)，在國內(nèi)外已成功運用于多項大型結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測系統(tǒng)當(dāng)中。GPS系統(tǒng)的基本原理是通過GPS接收器對衛(wèi)星信號的接收確定其在全球經(jīng)緯系統(tǒng)中的定位，再通過基站與被測點間的相對定位確定被測點的3D位移變化，見圖8-3。當(dāng)每個節(jié)點樓層施工完畢后，進行一次監(jiān)測。主體結(jié)構(gòu)完成后每2個月進行一次監(jiān)測。9108.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)（2） 垂線坐標(biāo)儀監(jiān)測激光垂線坐標(biāo)儀是一種利用激

8、光光源把垂線投影到CCD光敏陣列，再通過圖像處理確定垂線位置的精準(zhǔn)3D位移自動監(jiān)測儀器。垂線坐標(biāo)儀作為控制樓層的位移監(jiān)測手段，同時為全站儀的測量定位提供校準(zhǔn)點。使用時在核心筒的三個對稱點選定3個控制點。3個垂直度控制點需要上下方向通視，為此在每個樓層板上預(yù)留200 mm200 mm的孔洞。垂線坐標(biāo)儀的工作原理見圖8-4。在垂線坐標(biāo)儀定位時采用激光準(zhǔn)直儀提供垂直基準(zhǔn)線，使垂線坐標(biāo)儀盡量安設(shè)在同一垂線上，見圖8-5。當(dāng)每個節(jié)點樓層施工完畢后，進行一次監(jiān)測，主體結(jié)構(gòu)完成后，每2個月進行一次監(jiān)測。11128.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)（

9、3） 全站儀監(jiān)測GPS衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)和垂線坐標(biāo)儀監(jiān)測位移的監(jiān)測方法都受限制于儀器設(shè)備使用數(shù)量，因此只能用于控制點的動靜態(tài)位移監(jiān)測。為此，在以上兩種方法的基礎(chǔ)上，我們還采用全站儀對外立面及其他需要的位置進行人工變形測量及定位。138.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)2.標(biāo)高監(jiān)控水準(zhǔn)儀測量將嚴格按工程測量規(guī)范（GB 500262007）的有關(guān)要求進行，高程控制網(wǎng)按要求與廣州城市坐標(biāo)系統(tǒng)聯(lián)測。豎直位移監(jiān)測包括控制節(jié)點豎直坐標(biāo)校核（Z軸）和沉降觀測。采用GPS、垂線坐標(biāo)儀和全站儀三種儀器相結(jié)合來監(jiān)測控制1F、7F、13F、19F、25F、3

10、1F、37F、43F、49F、55F、61F、67F、73F、81F、89F、97F、頂層17個節(jié)點樓層的標(biāo)高。監(jiān)測布置在外筒的3個角點，見圖8-2。以動態(tài)GPS位移測量系統(tǒng)作為總體控制，垂線坐標(biāo)儀和水準(zhǔn)儀監(jiān)測結(jié)果作為校核。148.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)3.沉降觀測（1） 沉降觀測點布置在地下室施工過程中做沉降觀測記錄，地面設(shè)二等水準(zhǔn)基點4個，沉降觀測點一開始全部設(shè)置在地下室基礎(chǔ)底板面，主樓觀測點數(shù)為21個，裙房觀測點數(shù)為19個，共40個，為二等水準(zhǔn)點，見圖8-6。地下室沉降觀測工作從基礎(chǔ)施工完成后讀零開始，每升高6層觀測一

11、次，結(jié)構(gòu)封頂后每40 d觀測一次，直至沉降穩(wěn)定為止。沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：平均每天沉降量小于或等于0.01 mm。（2） 沉降監(jiān)測基準(zhǔn)點設(shè)置標(biāo)高基準(zhǔn)點位布置在基礎(chǔ)沉降范圍外，4個基準(zhǔn)點形成閉合水準(zhǔn)導(dǎo)線，并定期地與城市導(dǎo)線點進行聯(lián)測，定期對基準(zhǔn)點進行校核，當(dāng)基準(zhǔn)點發(fā)生變化時及時恢復(fù)，長期觀測建筑沉降。標(biāo)高基準(zhǔn)點的錨固長度錨入土內(nèi)1 m，地面用護欄模板圍護，見圖8-7。15168.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)4.首層組合樓板下梁的撓度監(jiān)測對首層組合樓板下梁的撓度，采用在梁下部安裝高精度百分表或千分表的方法進行監(jiān)測，見圖8-8。具體監(jiān)測構(gòu)件數(shù)量

12、為2根梁，每根梁包括測支座沉降和變形的測點在內(nèi)，測點為5點。從梁跨度四等分點（包括支座處的兩點）安裝具有一定剛度的角鋼，一直引至離地面高度200 mm處，在角鋼底端與地面之間安裝百分表或千分表。百分表的安裝在梁加載之前完成，并進行初始讀數(shù)。根據(jù)梁的受荷情況將監(jiān)測分成若干個工況，在每個工況定期觀測百分表或千分表的讀數(shù)，對梁的撓度進行監(jiān)測。178.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.3重要構(gòu)件及重點部位的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測1.應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測的方法在鋼管混凝土柱控制點的內(nèi)外側(cè)分別布置應(yīng)變傳感器，從測量的應(yīng)變可以計算出鋼管混凝土柱的軸力和彎矩。

13、實測應(yīng)變要扣除溫度的影響，每一個振弦應(yīng)變計都帶有溫度計，根據(jù)溫度差可以修正溫度影響。188.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)2.應(yīng)力應(yīng)變測點布置控制層設(shè)置在1F、7F、13F、19F、25F、31F、37F、43F、49F、55F、61F、67F、73F、81F、89F、97F、103F，每個控制層內(nèi)的外筒鋼管混凝土柱共有4個振弦式應(yīng)變計，每個控制截層的內(nèi)筒鋼管柱有2個振弦應(yīng)變計。73層轉(zhuǎn)換桁架在角點的箱形截面兩側(cè)各布設(shè)1個粘貼式振弦應(yīng)變計。粘貼式振弦應(yīng)變計和埋入式振弦應(yīng)變計的安裝方法見圖8-9和圖8-10。應(yīng)變傳感器采用基康Geok

14、on 公司生產(chǎn)的振弦應(yīng)變計BGK4000（粘貼式）和BGK4200（埋入式），采用頻率1 Hz。3.監(jiān)測頻率鋼柱每安裝一個環(huán)監(jiān)測一次，鋼管每次混凝土澆筑完監(jiān)測一次，工程竣工后每月監(jiān)測一次。1920218.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.4結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測1.溫度監(jiān)測的目的該項目的外框筒鋼結(jié)構(gòu)在施工過程中受溫度影響非常顯著。溫度的影響可以分為日照溫差和季節(jié)溫差，同時不同標(biāo)高也有溫差。為保證施工質(zhì)量，對外框筒和核心筒的溫度進行監(jiān)測，通過計算，對結(jié)構(gòu)溫度變形情況進行事先和實時分析，為施工的精確定位和安裝提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，并保證結(jié)構(gòu)施

15、工的安全和順利進行。228.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù)2.測點布置在監(jiān)測溫度效應(yīng)過程中，大氣溫度由氣象站觀測，此處的重點是監(jiān)測鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和混凝土構(gòu)件本身的溫度變化。振弦應(yīng)變儀中包含有溫度傳感器，但對粘貼在鋼結(jié)構(gòu)表面的振弦應(yīng)變儀，所測溫度實際上是環(huán)境溫度，因此需要另外布置溫度傳感器測量鋼結(jié)構(gòu)表面的溫度。鋼管混凝土柱內(nèi)及核心筒使用的是埋入式振弦應(yīng)變儀，所測溫度認為是結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度，因此不需要專門的溫度傳感器。其測點位置見應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測部分。溫度傳感器使用國產(chǎn)電阻式溫度傳感器JMT-36C，采用頻率1Hz。在施工期間選擇有代表性的天氣進行

16、24 h連續(xù)觀測，如每個季節(jié)選擇一個晴天、多云天和陰雨天，每兩個星期觀測1d。238.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.5風(fēng)場監(jiān)測1.監(jiān)測目的施工階段風(fēng)荷載的監(jiān)測不僅可以對施工過程提供監(jiān)督和指導(dǎo)，也為結(jié)構(gòu)竣工后的健康監(jiān)測提供依據(jù)。通過對風(fēng)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)的相關(guān)性分析，可以判斷已經(jīng)完成施工的部分結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下的響應(yīng)是否在預(yù)期范圍內(nèi)，對后續(xù)施工給出指導(dǎo)。且該項目施工周期長，通過風(fēng)場監(jiān)測可以歸納出該項目附近短期和長期的風(fēng)場規(guī)律，以驗證該項目的抗風(fēng)設(shè)計。248.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)

17、項目施工監(jiān)控技術(shù)2.測點布置和布線施工監(jiān)測中風(fēng)向、風(fēng)速等風(fēng)場監(jiān)測采用雙向螺旋風(fēng)速儀。監(jiān)測范圍包括最大風(fēng)速、方向、發(fā)生時刻及持續(xù)時間。采用兩個風(fēng)速儀，分別安裝在塔吊的不同標(biāo)高處并隨塔吊一起升高。由于風(fēng)速儀輸出數(shù)字信號，直接連接數(shù)傳電臺就可以將數(shù)字信號以無線方式傳輸?shù)娇刂浦行?。為了減少對施工的影響，每臺風(fēng)速儀配置一個數(shù)傳電臺，數(shù)傳電臺放置在風(fēng)速儀旁邊。采用美國RMYOUNG公司生產(chǎn)的05103L雙向螺旋風(fēng)速儀，采用頻率10 Hz、輸出420 mA的電流信號。258.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.6風(fēng)振監(jiān)測該項目加速度傳感器測點

18、沿高度布置在89F、97F、103F 的3個樓層位置，每層設(shè)置兩個監(jiān)測點。按每兩個月測一次頻率，測定建筑物在振動時的加速度，通過加速度積分求解該項目塔頂部位移值。將一臺GPS接收機安置在距該項目一段距離且相對穩(wěn)定的基準(zhǔn)站上，另一臺GPS接收機安置在該項目的塔頂。接收機周圍5以上應(yīng)無建筑物遮擋或反射物。每臺接收機同時接收6顆以上衛(wèi)星的信號，數(shù)據(jù)采集頻率不低于10 Hz。兩臺接收機同步記錄1520 min數(shù)據(jù)作為一測段。通過專門軟件對接收的數(shù)據(jù)進行動態(tài)差分后處理，根據(jù)獲得的WGS-84大地坐標(biāo)求得相應(yīng)的頂部位移值。通過風(fēng)場監(jiān)測測定西塔頂部風(fēng)速和風(fēng)向，通過加速度傳感器法和GPS動態(tài)差分載波相位法測定

19、西塔頂部水平位移，從而獲取該項目的風(fēng)壓分布、體形系數(shù)及風(fēng)振系數(shù)。268.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.7氣象監(jiān)測1.氣象監(jiān)測的目的氣象監(jiān)測，包括測量降雨量、大氣氣壓、環(huán)境溫度和相對濕度。氣象監(jiān)測的目的在于，一方面了解該項目結(jié)構(gòu)附近的氣象信息，以方便對該項目的日常監(jiān)控和管理。另一方面，由于該項目施工為室外作業(yè)，持續(xù)時間長，故施工受環(huán)境因素影響很大，尤其是一些特殊的施工工藝，及時提供環(huán)境信息可以正確地指導(dǎo)施工，保證施工進度和施工質(zhì)量。2.儀器和測點布置采用WP3103-6自動氣象觀測站進行氣象監(jiān)測，在該項目結(jié)構(gòu)全部施工完后，將

20、移到新的位置作為運營健康監(jiān)測的監(jiān)測設(shè)備。氣象站的采樣頻率為0.00167 Hz（約10 min采樣一次）采用數(shù)字輸出，信號接入該層的數(shù)據(jù)采集單元。采取兩年半的實時氣象監(jiān)測。278.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.8安全預(yù)警指標(biāo)與閾值設(shè)定安全預(yù)警指標(biāo)包括：風(fēng)速、溫度、節(jié)點位移、結(jié)構(gòu)振動、結(jié)構(gòu)應(yīng)力。安全閾值設(shè)計為：設(shè)計風(fēng)速、溫度為80、舒適度對應(yīng)的加速度限值、鋼材屈服應(yīng)力的0.8倍、結(jié)構(gòu)整體失效極限荷載的0.6倍。288.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.9數(shù)據(jù)

21、處理與分析設(shè)計數(shù)據(jù)處理與分析包括時域和頻域分析兩個方面。時域分析包括加速度峰值的提取、超越次數(shù)的累計，應(yīng)力幅值和應(yīng)力超越次數(shù)的累計；頻域分析包括振型和自振頻率的分析。此外，通過風(fēng)荷載的監(jiān)測，將統(tǒng)計獲得脈動風(fēng)速譜、風(fēng)速極值譜、疲勞譜、脈動因子，還將獲得溫度變化統(tǒng)計規(guī)律，從而為進行結(jié)構(gòu)分析和安全評定提供直接的荷載。298.28.2工程案例工程案例11廣州國際金融中心廣州國際金融中心項目施工監(jiān)控技術(shù)項目施工監(jiān)控技術(shù) 8.2.10實施效果在施工過程中，對計算過程中應(yīng)力變形過大，或者計算分析可能會出現(xiàn)極限情況的部位需進行實體監(jiān)測，掌握現(xiàn)場實際結(jié)構(gòu)構(gòu)件的力學(xué)特征情況，并與計算結(jié)果進行對比分析，及時修正仿真

22、驗算中計算考慮不全或者軟件計算有誤的部分數(shù)據(jù)，并返回現(xiàn)場，指導(dǎo)施工。且通過監(jiān)測確定了風(fēng)荷載及日照對結(jié)構(gòu)的變形影響規(guī)律，得出因日照引起的變形非常小，在測量進度誤差之內(nèi)。308.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù) 8.3.1概述1.工程特點廣州塔項目的主塔體高達454 m，頂部是146 m的鋼結(jié)構(gòu)桅桿，見圖8-11。整個塔體由橢圓形的混凝土核心筒和鋼結(jié)構(gòu)外框筒組成，中間通過A、B、C、D、E五個功能區(qū)相連，功能區(qū)樓層采用鋼梁和內(nèi)外筒之間通過鉸接連接。外框筒由24根柱子，通過平行的46環(huán)環(huán)梁以及鋼結(jié)構(gòu)斜撐組成，見圖8-12。鋼管柱內(nèi)灌素混凝土形成鋼管混凝

23、土柱結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)的外框筒和核心筒的截面形式皆為橢圓。整個電視塔具有高、扭、偏、缺等特點。31328.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)2.廣州塔項目振動控制系統(tǒng)簡介廣州地處熱帶地區(qū)，每年遭受臺風(fēng)襲擊的頻度和強度較大。廣州位于珠三角地區(qū)，屬我國地震重點防御區(qū)。強風(fēng)、地震是廣州塔需要考慮的主要外部影響。廣州塔高度高、體形細、結(jié)構(gòu)布置獨特，屬于風(fēng)敏感結(jié)構(gòu)。此外，廣州塔為眾人矚目的標(biāo)志性工程，在強風(fēng)和地震等災(zāi)害作用過程中及災(zāi)后承擔(dān)著信息發(fā)布和傳播功能，必須確保該塔在強風(fēng)和地震作用下不發(fā)生過大的振動和破壞。因此，廣州塔有必要實施振動控制系統(tǒng)。廣州塔振動控制系

24、統(tǒng)采用主塔主被動復(fù)合的質(zhì)量調(diào)諧控制系統(tǒng)（HMD），桅桿結(jié)構(gòu)采用多質(zhì)量被動調(diào)諧控制系統(tǒng)（TMD）。HMD系統(tǒng)由以水箱為質(zhì)量的TMD系統(tǒng)和坐落在其上的直線電機驅(qū)動的AMD系統(tǒng)組成。AMD系統(tǒng)工作時，需要及時得到結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài)的反饋信息。因此，廣州塔振動控制系統(tǒng)需要一個廣州塔振動控制結(jié)構(gòu)狀態(tài)反饋系統(tǒng)。338.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù) 8.3.2傳感器子系統(tǒng)實施1.監(jiān)測對象廣州塔振動控制結(jié)構(gòu)狀態(tài)反饋系統(tǒng)的監(jiān)測對象包括：主塔結(jié)構(gòu)加速度、主塔結(jié)構(gòu)速度、TMD質(zhì)量位移、TMD質(zhì)量加速度、地震、風(fēng)速風(fēng)向。其中，地震和風(fēng)速風(fēng)向?qū)⒅苯永脧V州塔運營期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)

25、測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。2.測點布置廣州塔振動控制結(jié)構(gòu)狀態(tài)反饋系統(tǒng)的傳感器子系統(tǒng)包括12個加速度傳感器、4個速度傳感器、4個位移傳感器，以及與廣州塔運營期結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)共用的1個地震儀、1個風(fēng)速儀。傳感器共有22個，傳感器的總體布置見圖8-13。348.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)3.傳感器型號（1） 加速度傳感器桅桿578.2 m處的加速度監(jiān)測采用日本TML的ARF-100A型加速度傳感器，外觀見圖8-14。其他位置的加速度監(jiān)測采用日本東京測振的AS-2000S型加速度傳感器，外觀見圖8-15。（2） 速度傳感器速度監(jiān)測采用日本東京測振的VSE

26、-11型速度傳感器，外觀見圖8-16。（3） 位移傳感器位移傳感器采用美國Celesco的PT5DC-100-N34-FR-M0P0-C25拉繩式位移傳感器，外觀見圖8-17。3536378.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)4.傳感器安裝及保護（1） 加速度傳感器安裝及保護1） 安裝要求 加速度傳感器的底座水平度好，該項目采用可旋轉(zhuǎn)三角支撐底座。 加速傳感器的感應(yīng)方向可根據(jù)需要進行調(diào)整。 加速度傳感器的感應(yīng)方向偏差小于1。 加速度傳感器在符合建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB 500572010）的環(huán)境下可耐受雷擊且不影響正常工作，防護等級達到IP68標(biāo)準(zhǔn)

27、。388.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)2） 安裝、測試步驟 制作加速度傳感器的底座、金屬保護盒和線纜固定環(huán)。 傳感器安裝位置精確定位。 在選定安裝位置打入膨脹螺栓固定底座。 將加速度傳感器固定在底座上。 調(diào)整傳感器感應(yīng)方向與核心筒弱軸一致。 連接加速度傳感器的電源、信號線纜。 如有需要，調(diào)節(jié)加速度傳感器的補償電壓。 將加速度傳感器的金屬保護盒固定在底座上。 將加速度傳感器的線纜（信號線、電源線）從加速度傳感器連接到相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集站。安裝工作完成后，進行測試工作。用萬用表測量電流、電壓、電阻值。用示波器測量振動波形，并用筆記本電腦做數(shù)據(jù)采集，比

28、對參數(shù)，檢查是否符合要求。398.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)3） 保護措施 安裝加速度傳感器時，保證加速度傳感器的安裝位置和感應(yīng)方向正確無誤。 安裝螺釘時，使用螺紋鎖固膠加以鎖固，保證加速度傳感器及其金屬保護盒的安裝牢固、可靠。 加速度傳感器底座、金屬保護盒的設(shè)計和制造保證加速度傳感器線纜出線方便。如有需要，將使用纜線支撐系統(tǒng)（穿線孔、線纜槽支架、固定環(huán)等）來保證加速度傳感器線纜的走線順暢、合理。 加速度傳感器底座、金屬保護盒具有密封設(shè)計，完成安裝的加速度傳感器底座、金屬保護盒具有良好的防塵和防水功能。 所有加速度傳感器須有隔熱裝置，尤其是

29、桅桿上的傳感器必須具備良好的防水和隔熱功能。408.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)（2） 速度傳感器安裝及保護1） 安裝要求 速度傳感器的底座水平度好，該項目采用可旋轉(zhuǎn)三角支撐底座。 加速傳感器的感應(yīng)方向可根據(jù)需要進行調(diào)整。 速度傳感器的感應(yīng)方向偏差小于1。 速度傳感器在符合建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB 500572010）的環(huán)境下可耐受雷擊且不影響正常工作，防護等級達到IP68標(biāo)準(zhǔn)。418.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)2） 安裝、測試步驟 制作速度傳感器的底座、金屬保護盒和線纜固定環(huán)。 傳感器安

30、裝位置精確定位。 在選定安裝位置打入膨脹螺栓固定底座。 將速度傳感器固定在底座上。 調(diào)整速度傳感器的水平度。 連接速度傳感器的電源、信號線纜。 將速度傳感器的金屬保護盒固定在底座上。 將速度傳感器的線纜（信號線、電源線）從速度傳感器連接到相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集站。 安裝工作完成后，進行測試工作。用萬用表測量電流、電壓、電阻值。用示波器測量振動波形，并用筆記本電腦做數(shù)據(jù)采集，比對參數(shù)，檢查是否符合要求。428.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)3） 保護措施 安裝速度傳感器時，保證速度傳感器的安裝位置和感應(yīng)方向正確無誤。 安裝螺釘時，使用螺紋鎖固膠加以鎖固，

31、保證速度傳感器及其金屬保護盒的安裝牢固、可靠。 速度傳感器底座、金屬保護盒的設(shè)計和制造保證速度傳感器線纜出線方便。如有需要，將使用纜線支撐系統(tǒng)（穿線孔、線纜槽支架、固定環(huán)等）來保證速度傳感器線纜的走線順暢、合理。 速度傳感器底座、金屬保護盒具有密封設(shè)計，完成安裝的速度傳感器底座、金屬保護盒具有良好的防塵和防水功能。438.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)（3） 位移傳感器安裝及保護1） 安裝要求 先將拉繩安全收回后，再拆卸傳感器。 位移傳感器端底座和拉繩端底座形成的直線方向須和被測物的移動方向保持平行。 拉繩拉出后不能使拉繩自由回程（拉出后不能松

32、手），否則會損壞傳感器。 拉繩不用涂油潤滑。 位移傳感器在符合建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB 500572010）的環(huán)境下可耐受雷擊且不影響正常工作，防護等級達到IP65標(biāo)準(zhǔn)。 位移傳感器的底座、保護盒須防水密封，防護等級達到IP65標(biāo)準(zhǔn)。448.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)2） 安裝、測試步驟 根據(jù)位移傳感器的量程選擇合適的安裝位置，位移傳感器端固定在固定點，拉繩端固定在移動點。 確定好安裝位置后，制作位移傳感器設(shè)備安裝底座、保護盒，拉繩端底座具有調(diào)節(jié)裝置。 采用焊接或膨脹螺絲固定安裝底座，位移傳感器端底座和拉繩端底座形成的直線方向和被測物的移動

33、方向保持平行。 安裝位移傳感器，罩好防護罩，并對位移傳感器拉繩端做好保護。 將位移傳感器的線纜（信號線、電源線）敷設(shè)至相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集站。 焊接好位移傳感器的連接件，進行通電測試。 將位移傳感器拉繩端固定到其安裝底座上，用萬用表測量、記錄其初始讀數(shù)。 安裝工作完成后，進行測試工作。用萬用表測量電流、電壓、電阻值。用示波器測量輸出波形，并用筆記本電腦做數(shù)據(jù)采集，比對參數(shù)，檢查是否符合要求。458.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)3） 保護措施 位移傳感器的固定距離保證：被測物在最大伸位移時，固定距離與最大伸位移之和小于位移傳感器最大量程；被測物在最大

34、縮位移時，固定距離與最大縮位移之差大于位移傳感器最小量程。 位移傳感器的拉繩容易遭到破壞，在設(shè)備安裝調(diào)試好后，需做保護裝置。468.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)5.傳感器及線槽施工根據(jù)以上傳感器安裝原則及測試要求，對所有傳感器進行安裝定位及走線方式規(guī)劃，并在本方案中給出其示意圖供深化設(shè)計參考。（1） 傳感器安裝定位位于主塔1/4高度處、1/2高度處、3/4高度處和塔頂處的加速度傳感器和速度傳感器在弱電房的平面布置見圖8-18，安裝點的位置與核心筒橢圓短軸成30夾角，而傳感器的感應(yīng)方向則與短軸平行。安裝傳感器用的三角支架見圖8-19，該支架可根

35、據(jù)實際需要調(diào)整傳感器感應(yīng)方向。水箱質(zhì)點上的加速度傳感器按照弱軸和強軸方向布置，見圖8-20。474849508.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)桅桿517 m高程加速度傳感器安裝在面內(nèi)的水平梁上，見圖8-21。為了使全塔加速度測量坐標(biāo)統(tǒng)一，桅桿與主塔結(jié)構(gòu)內(nèi)的加速度器感應(yīng)方向保持一致。桅桿578.2 m高程加速度傳感器安裝在平臺的鋼板上，為了使傳感器安裝位置處局部剛度較高且不影響人行通道，安裝位置選擇在平臺邊梁與平臺梁交接的地方，見圖8-22。原設(shè)計方案使用一個位移傳感器測量水箱質(zhì)心的位移。由于水箱質(zhì)心屬于平面運動，用一個位移傳感器無法測量到所需弱

36、軸方向的位移，因此，在制訂本實施方案過程對原設(shè)計方案（每個質(zhì)心采用一個位移傳感器進行測量）進行調(diào)整，對每個水箱質(zhì)心用兩個位移傳感器來測量其位移，通過幾何計算得到質(zhì)心弱軸向的位移。位移傳感器固定點設(shè)計為可平面轉(zhuǎn)動的裝置。圖8-23顯示了北向水箱質(zhì)心位移計布置，為了與質(zhì)心處加速度傳感器的量測相對應(yīng)，位移傳感器的不銹鋼拉線終端與加速度傳感器安裝位置相同。圖8-24顯示了西南向水箱質(zhì)心位移計布置，由于安裝位置限制，該位移計的拉線方向與所需的軸向有20的夾角。51525354558.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)（2） 線槽施工定位對于核心筒弱電房內(nèi)所有

37、線纜走線均采用鍍鋅線槽走線，包括從傳感器到數(shù)據(jù)采集儀、從數(shù)據(jù)采集儀到全塔縱向線槽（100 mm100 mm），見圖8-25，縱向線槽設(shè)計大樣見圖8-26。阻尼層傳感器走線采用先鋼管后線槽的方式，從傳感器到弱電房采用鍍鋅鋼管，進入弱電房后采用線槽走線，見圖8-27。桅桿上的傳感器線纜采用鍍鋅鋼管保護，直到進入核心筒，517 m高程走線見圖8-28，578.2 m高程走線見圖8-29。5657585960618.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù) 8.3.3數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)實施1.數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)組成廣州塔振動控制結(jié)構(gòu)狀態(tài)反饋系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與傳

38、輸子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集站和數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)組成。數(shù)據(jù)采集站負責(zé)傳感器信號的采集、調(diào)理、預(yù)處理等，數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)則是實時數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)文件傳送到數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)的傳輸媒介。廣州塔振動控制結(jié)構(gòu)狀態(tài)反饋系統(tǒng)包括4個主塔內(nèi)的數(shù)據(jù)采集站和2個桅桿上的數(shù)據(jù)采集站。數(shù)據(jù)采集站采用美國NI的CompactR10控制與采集系統(tǒng)，見圖8-30。CompactR10控制與采集系統(tǒng)由控制器、I/O模塊和機箱組成。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)采用星型網(wǎng)絡(luò)，見圖8-31。傳感器通過專用線纜連接至就近的數(shù)據(jù)采集站（DAU），數(shù)據(jù)采集站通過光纖連接至監(jiān)控中心內(nèi)的交換機，監(jiān)控中心內(nèi)的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過網(wǎng)線連接至交換機。6263648.38.3工程案例工程案例22

39、廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)2.數(shù)據(jù)采集站布置數(shù)據(jù)采集站與傳感器之間的拓撲關(guān)系見圖8-32。3.數(shù)據(jù)采集與傳輸硬件型號（1） 控制器數(shù)據(jù)采集站的控制器采用cRIO-9014智能實時嵌入式控制器，外觀見圖8-33。（2） I/O模塊數(shù)據(jù)采集站的I/O模塊常用NI9239模擬輸入模塊，外觀見圖8-34。（3） 機箱數(shù)據(jù)采集站的機箱采用4槽的cRIO9101機箱，外觀見圖8-35。（4） 交換機采用深圳TP-LINK的TL-SF1016以太網(wǎng)交換機，外觀見圖8-36。（5） 光纖收發(fā)器采用深圳TP-LINK的TR-965DA/965DB光纖收發(fā)器，外觀見圖8-37。65666

40、78.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)4.數(shù)據(jù)采集站安裝及保護（1） 安裝步驟1） 在機箱中安裝控制器 確定控制器和機箱沒有上電。 將控制器和機箱對齊。 將控制器插入機箱的控制器槽。用力按下確保機箱和控制器接口緊密結(jié)合。 使用2號飛利浦螺絲刀將控制器前面的螺絲擰緊，螺絲刀旋轉(zhuǎn)扭矩為13Nm。2） 將機箱固定至面板將機箱與面板對齊。 使用兩個M4或10號平頭螺絲，將機箱擰緊固定在面板上。688.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)3） 在機箱中安裝I/O模塊 確定I/O端電源沒有同I/O模塊相連。在非危險

41、環(huán)境中，安裝I/O模塊時可以不關(guān)閉機箱電源。 將I/O模塊與機箱中的I/O模塊槽對齊。模塊槽從左到右依次編號。 壓住插銷，將I/O模塊插入模塊槽內(nèi)。 用力壓住I/O模塊的連接端，使插銷完全鎖住I/O模塊。 重復(fù)上述步驟安裝其他I/O模塊。4） 將控制器連接至網(wǎng)絡(luò)5） 將控帶器連接至電源6） 將I/O模塊連接至現(xiàn)場設(shè)備7） 將機箱接地必須將機箱背面的平頭螺絲接地。連接機箱背面的平頭螺絲時，必須使用屏蔽式電纜。698.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)（2） 保護措施NI Co mpactRIO控制與采集系統(tǒng)體積小，重量輕。須在室內(nèi)工作，工作溫度范圍為

42、-4070。對于安裝在主塔內(nèi)的數(shù)據(jù)采集站，無須特別的保護措施。為減少強電信號干擾，主塔內(nèi)的數(shù)據(jù)采集站宜安裝在弱電房內(nèi)。為了標(biāo)識清楚，將NI CompactRIO控制與采集系統(tǒng)安裝在金屬保護盒內(nèi)。金屬保護盒預(yù)留連線空間和空氣流通空間，并在金屬保護盒的底板設(shè)計通風(fēng)口。對于安裝在桅桿上的數(shù)據(jù)采集站，由于暴露的工作環(huán)境，將NI CompactRIO控制與采集系統(tǒng)安裝在金屬保護盒內(nèi)。金屬保護盒預(yù)留連線空間和空氣流通空間，并在金屬保護盒的底板設(shè)計通風(fēng)口。此外，還為每個數(shù)據(jù)采集站配備了隔離變壓器，以避免雷擊。708.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)5.數(shù)據(jù)傳輸

43、線纜敷設(shè)及保護（1） 安裝要求1） 光纜的敷設(shè)施工應(yīng)保證光纜熔接質(zhì)量，不可過度彎折。2） 配置優(yōu)質(zhì)的光纜接線盒。3） 光纖接口連接牢固可靠。4） 網(wǎng)線RJ45接頭的壓制質(zhì)量可靠。5） 線纜的包扎、固定可靠。6） 每根電纜的接頭處要有標(biāo)識（數(shù)碼圈或數(shù)碼標(biāo)簽），便于安裝設(shè)備、調(diào)試及維修工作。718.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)（2） 安裝、測試步驟1） 將傳感器通過專用線纜連接至相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集站。2） 將數(shù)據(jù)采集站通過光纖收發(fā)器、光纖等連接至交換機。3） 將數(shù)據(jù)服務(wù)器通過RJ45口網(wǎng)線連接至交換機。4） 線纜敷設(shè)完成后，使用專用檢測設(shè)備對線路進行

44、測試。5） 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)要求設(shè)置交換機內(nèi)部軟件。6） 數(shù)據(jù)采集與傳輸子系統(tǒng)完成后，進行全面網(wǎng)絡(luò)測試，了解網(wǎng)絡(luò)某點發(fā)生故障時，網(wǎng)絡(luò)的自愈能力和時間。（3） 保護措施1） 聘請專業(yè)人員完成光纖的熔接，保證光纖熔接可靠。2） 所有光纜走線按照相關(guān)要求執(zhí)行。728.38.3工程案例工程案例22廣州塔項目振動控廣州塔項目振動控制監(jiān)測技術(shù)制監(jiān)測技術(shù)8.3.4實施效果截至2010年8月，廣州塔主體及其附屬結(jié)構(gòu)完成。對于內(nèi)筒的監(jiān)測斷面，除個別測點傳感器以外，大部分測點實測應(yīng)變同有限元分析結(jié)果之差在50以內(nèi)，所有測點實測應(yīng)力同有限元分析結(jié)果之差在2.2 MPa以內(nèi)。對于外框筒監(jiān)測斷面，各測點傳感器所測外框筒鋼結(jié)構(gòu)表

45、面應(yīng)力大部分監(jiān)測結(jié)果為受壓，少部分測量結(jié)果為受拉。各監(jiān)測斷面所測最大壓應(yīng)力都出現(xiàn)在節(jié)點立柱處，最大拉應(yīng)力則多出現(xiàn)在節(jié)點環(huán)桿處。所有監(jiān)測斷面所測最大壓應(yīng)力為93.4 MPa（位于11環(huán)18號柱立柱），最大拉應(yīng)力為45.7 MPa（位于11環(huán)13號柱立柱），均遠小于外框筒所用Q345鋼的屈服強度。738.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù) 8.4.1施工監(jiān)控的目的和內(nèi)容1.施工監(jiān)控的目的廣州亞運館造型獨特，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，施工難度較大。體操館是以內(nèi)、外環(huán)鋼柱及其上部內(nèi)、外環(huán)空間立體桁架環(huán)梁為主要支撐結(jié)構(gòu)，由中庭雙曲空腹桁架、外檐正交桁架以及單層網(wǎng)殼飄帶組

46、成的雜交結(jié)構(gòu)體系。施工難度大，施工工序多，工期緊，各部分的施工順序以及相互關(guān)系非常復(fù)雜。安裝面積大，施工投影面積約243.9 m164 m；高度高，最大安裝標(biāo)高超過30 m；跨度大，主桁架最大跨度99 m，體操館入口雨篷桁架懸挑跨度達23 m。同時，該結(jié)構(gòu)造型復(fù)雜，內(nèi)、外桁架各個點位高低不一，呈空間曲面分布；構(gòu)件種類多，中庭主桁架為拱形空腹桁架，內(nèi)環(huán)桁架采用平行四邊形空間桁架，外環(huán)桁架為倒斜三角形空間桁架，安裝過程中的穩(wěn)定性差。因此，對此類復(fù)雜結(jié)構(gòu)，為確保施工安全和結(jié)構(gòu)安全，在施工過程中需要進行施工監(jiān)控。748.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)2

47、.施工監(jiān)控的內(nèi)容關(guān)鍵構(gòu)件的應(yīng)力應(yīng)變水平以及重要部位的位移是最能反映大跨度空間鋼結(jié)構(gòu)是否達到設(shè)計要求，在施工過程中是否安全的指標(biāo)。因此，該項目的施工監(jiān)控主要包括兩方面的內(nèi)容：關(guān)鍵截面的應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測（含溫度監(jiān)測）及重要部位的位移監(jiān)測。758.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù) 8.4.2關(guān)鍵截面應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測及溫度監(jiān)測1.監(jiān)測點的布置（1） 測點布置原則1） 重點監(jiān)測主要傳力構(gòu)件的重要部位，如在鋼結(jié)構(gòu)安裝、支撐卸載階段應(yīng)力最大或較大的截面。2） 測點布置便于數(shù)據(jù)采集和傳輸。3） 測試構(gòu)件的選擇盡可能有代表性。4） 便于傳感器的安裝。溫度測試與應(yīng)力應(yīng)變測試

48、的測點布置位置相同。768.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)（2） 體操館應(yīng)力應(yīng)變及溫度測點布置對于體操館的應(yīng)力應(yīng)變測點布置，首先根據(jù)該工程施工階段的初步模擬分析結(jié)果，尋找應(yīng)力分布較大的部位。施工模擬包括鋼結(jié)構(gòu)安裝和支撐卸載兩個階段，每個階段又分為若干個施工步。圖8-38、圖8-39為典型的兩個施工步，鋼結(jié)構(gòu)安裝完成時和分區(qū)分級卸載完成時的應(yīng)力云圖。根據(jù)施工模擬的初步分析結(jié)果，同時兼顧上述測點布置原則，確定應(yīng)力應(yīng)變的測試構(gòu)件和測試位置，見圖8-40。7778798.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)（

49、3） 綜合館應(yīng)力應(yīng)變及溫度測點布置綜合館的結(jié)構(gòu)包括一層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，以及空間鋼結(jié)構(gòu)的屋蓋部分。鋼結(jié)構(gòu)屋蓋包括：半橢圓狀弓形屋頂、長方形弓形屋頂、周邊環(huán)形桁架及相關(guān)聯(lián)系桿件組成的屋蓋以及尾狀屋蓋。涉及的主要鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件類型有圓管、方管、工字形截面，構(gòu)件之間主要采用焊接、螺栓連接等連接方式。屋蓋部分的主要結(jié)構(gòu)體系為外圈由下層延伸上來的內(nèi)環(huán)鋼筋混凝土柱、連接各鋼筋混凝土柱的大截面環(huán)梁、架設(shè)在環(huán)梁上的管桁架屋蓋體系、外環(huán)鋼柱、連接外環(huán)鋼柱的環(huán)形管桁架和連接內(nèi)外桁架的主次梁體系，以及兩側(cè)幕墻斜柱和尾部結(jié)構(gòu)。圖8-41為綜合館內(nèi)外環(huán)桁架及連接內(nèi)外桁架的主次梁體系安裝完畢時的梁單元應(yīng)力云圖。根據(jù)前述的應(yīng)力應(yīng)

50、變測點布置原則以及綜合館的初步有限元模型分析結(jié)果，確定綜合館的應(yīng)力應(yīng)變測點布置，見圖8-42。808182圖8-42 綜合館應(yīng)力應(yīng)變測試的測點布置平面圖8.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)（4） 歷史博物館應(yīng)力應(yīng)變及溫度測點布置歷史博物館位于體操館和綜合館之間，歷史博物館分為展覽廳和展覽館兩部分，其中展覽廳分為兩層，分別是樓面層和屋面層，展覽廳共設(shè)置有10根鋼柱，鋼柱截面尺寸全部為1100mm30 mm，展覽廳內(nèi)設(shè)置有核心筒鋼結(jié)構(gòu)，核心筒鋼結(jié)構(gòu)由-1.3 m標(biāo)高位置起，核心筒部分設(shè)置有10根箱形鋼柱，鋼柱之間設(shè)置鋼梁連接，展覽廳外圍四周設(shè)置有4道

51、鋼桁架，鋼桁架布置在鋼柱上；展覽館呈半球形，最高點位置高度為18 m，展覽館底部標(biāo)高約為8.5 m，展覽館通過鋼拉索和伸入展覽廳內(nèi)環(huán)繞核心筒結(jié)構(gòu)連接懸挑出，展覽館懸挑出長度為26.12 m，寬度為22.872 m。根據(jù)前述的應(yīng)力應(yīng)變測點布置原則，確定歷史博物館的應(yīng)力應(yīng)變測點布置，見圖8-43。83848.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)2.監(jiān)測方法及儀器（1） 監(jiān)測方法該項目主要采用振弦式應(yīng)變計進行應(yīng)變測試。對于一些振弦式應(yīng)變計安裝不便的地方（多根桿件匯集的節(jié)點處以及圓鋼管桿件）需要測定三相應(yīng)變時，采用電阻式應(yīng)變花。在施工現(xiàn)場復(fù)雜條件下，電阻式應(yīng)

52、變花的成活率可能難以保證，且其數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度相對較差。為此，在凡是需要粘貼三相電阻式應(yīng)變花的測點位置附近，均安裝一個振弦式應(yīng)變計，以對電阻式應(yīng)變花的數(shù)據(jù)進行校準(zhǔn)。振弦式應(yīng)變計和電阻式應(yīng)變花采用不同的采集儀器。對于振弦式應(yīng)變計，選用長沙金碼高科技實業(yè)有限公司生產(chǎn)的JMZX-212型表面智能數(shù)碼振弦式應(yīng)變計，其自帶溫度傳感器，因此可以根據(jù)溫度差直接修正溫度對應(yīng)力的影響。而對于采用電阻式應(yīng)變花，需要另外增加溫度補償?shù)膽?yīng)變計。858.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)（2） 傳感器的技術(shù)指標(biāo)JMZX-212型表面智能數(shù)碼弦式應(yīng)變計廣泛應(yīng)用于橋梁、建筑

53、、鐵路、交通、水電、大壩等工程領(lǐng)域的混凝土及鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變測量。它采用振弦理論設(shè)計制造，具有高靈敏度、高精度、高穩(wěn)定性、防水耐用的優(yōu)點，適于長期觀測，見圖8-44。振弦式傳感器內(nèi)置高性能激振器，采用脈沖激振方式，具有測試速度快、鋼弦振動穩(wěn)定可靠、頻率信號長距離傳輸不失真、抗干擾能力強等特點。應(yīng)變計內(nèi)置溫度傳感器可直接測量測點溫度（溫度型），測試人員可對應(yīng)變值進行溫度修正。868.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)（3） 儀器安裝JMZX-212型應(yīng)變計與鋼結(jié)構(gòu)表面采用焊接方式連接。連接的主要步驟為：1） 將應(yīng)變計自帶的基座拆下，裝入安裝模板。將鋼

54、結(jié)構(gòu)表面用粗紗布做打磨處理，通過點焊基座的方式，在鋼結(jié)構(gòu)上形成螺栓，點焊位置及安裝模板見圖8-45。將應(yīng)變計裝入冷卻后的基座內(nèi)，觀察應(yīng)變計到位情況，兩端應(yīng)平整，中間不得與被測結(jié)構(gòu)體相接觸，如有則應(yīng)加墊片進行調(diào)整。2） 兩邊帶上M6的螺母，先擰緊圖8-45中左側(cè)基座（即沒有調(diào)節(jié)螺母的一端）。在擰緊時為防止被擰緊螺母帶動應(yīng)變計，導(dǎo)致應(yīng)變計扭曲，應(yīng)在擰緊螺母的同時用手扶著左側(cè)的端座施加反力。87888.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)3） 測量應(yīng)變計讀數(shù)，調(diào)整調(diào)節(jié)螺母將應(yīng)變值調(diào)整在1 500左右，若結(jié)構(gòu)體受力變形較大，受壓應(yīng)變值應(yīng)調(diào)至2 800左右，再擰緊圖8-45中右側(cè)基座，擰緊時為防止被擰緊的螺母帶動應(yīng)變計，導(dǎo)致應(yīng)變計扭曲，應(yīng)在擰緊螺母的同時用手扶著右側(cè)的端座施加反力。4） 最后將應(yīng)變計上的調(diào)節(jié)螺母完全旋松，用小鐵錘輕擊左右端，防止螺母虛假鎖死。測量應(yīng)變值應(yīng)能穩(wěn)定，否則要重新安裝。898.48.4工程案例工程案例33廣州亞運館項目施廣州亞運館項目施工監(jiān)控技術(shù)工監(jiān)控技術(shù)3.監(jiān)測階段（1） 測試構(gòu)件吊裝就位及安裝完畢。（2） 結(jié)構(gòu)主體安裝就位完成，整體卸載前。（3