綠地中心主塔樓結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)階段健康監(jiān)測(cè)技術(shù)方案

綠地中心主塔樓結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)階段健康監(jiān)測(cè)技術(shù)方案運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)的內(nèi)容地震監(jiān)測(cè)主要是指結(jié)構(gòu)在竣工投入使用后，結(jié)構(gòu)場(chǎng)地所受地震波的荷載作用的監(jiān)測(cè)。風(fēng)荷載監(jiān)測(cè)包括兩部分內(nèi)容，其一是指建筑物在運(yùn)營(yíng)期間所承受風(fēng)荷載作用的監(jiān)測(cè)。其二是指塔樓建筑物關(guān)鍵部位在運(yùn)營(yíng)期間承受外部風(fēng)荷載作用下的表面風(fēng)壓的監(jiān)測(cè)。溫度監(jiān)測(cè)設(shè)置五個(gè)溫度測(cè)量層，本項(xiàng)監(jiān)測(cè)是指在建筑物運(yùn)營(yíng)期間，測(cè)量層各測(cè)量點(diǎn)在各個(gè)季節(jié)，各個(gè)時(shí)間段結(jié)構(gòu)表面溫度變化的監(jiān)測(cè)。位移監(jiān)測(cè)是指建筑物各個(gè)關(guān)鍵位移控制點(diǎn)，包括塔體以及塔頂?shù)?，在建筑運(yùn)營(yíng)使用期間各關(guān)鍵點(diǎn)各向位移的監(jiān)測(cè)。此項(xiàng)監(jiān)測(cè)采用兩種方法分別進(jìn)行：GPS以及傾角儀系統(tǒng)，并對(duì)兩種方法的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析與融合。加速度監(jiān)測(cè)主要是指結(jié)構(gòu)在竣工投入使用后，各加速度監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨在結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)期間加速度響應(yīng)的監(jiān)測(cè)。動(dòng)力響應(yīng)傳感器數(shù)量及布置應(yīng)能獲取使用階段不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下結(jié)構(gòu)的X向平動(dòng)、Y向平動(dòng)和扭轉(zhuǎn)，周期、振型和阻尼比。傳感器類型以加速度計(jì)為主、輔以必要的速度及位移傳感器作為校核。應(yīng)變監(jiān)測(cè)主要是指結(jié)構(gòu)在竣工投入使用后，測(cè)量層各測(cè)量點(diǎn)在各個(gè)時(shí)期，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變的監(jiān)測(cè)。標(biāo)高監(jiān)測(cè)主要是指結(jié)構(gòu)在竣工投入使用后，測(cè)量層各測(cè)量點(diǎn)在各個(gè)時(shí)期，結(jié)構(gòu)的標(biāo)高監(jiān)測(cè)。沉降監(jiān)測(cè)主要是指結(jié)構(gòu)在竣工投入使用后，測(cè)量層各測(cè)量點(diǎn)在各個(gè)時(shí)期，基礎(chǔ)以及結(jié)構(gòu)的沉降監(jiān)測(cè)。運(yùn)營(yíng)階段地震作用監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)述使用階段強(qiáng)震儀的設(shè)置目標(biāo)是永久性監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)可能遭遇到的地震，記錄大樓基礎(chǔ)、頂部以及自由場(chǎng)的地震加速度時(shí)程。為結(jié)構(gòu)的整體分析，以及構(gòu)件的受力及變形分析提供最直接和必要的荷載輸入。同時(shí)為今后大廈的全壽命維護(hù)提供技術(shù)依據(jù)，為超高層的設(shè)計(jì)與施工提供第一手資料，是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。儀器設(shè)備強(qiáng)震觀測(cè)儀選用GDQJ-2型固態(tài)地震動(dòng)強(qiáng)度記錄儀，如REF_Ref389006952\h圖7.21所示，其主要性能指標(biāo)如REF_Ref389033597\h表7.21。根據(jù)綠地中心的實(shí)際情況，將布置三臺(tái)強(qiáng)震儀，其中一臺(tái)布置在結(jié)構(gòu)地下室底板，另一臺(tái)布置在結(jié)構(gòu)頂部樓面，第三臺(tái)放置在周邊自由場(chǎng)。主塔樓上的兩臺(tái)強(qiáng)震儀要在一條鉛垂線上，自由場(chǎng)的強(qiáng)震儀距離大樓之外約2~3倍最高建筑高度區(qū)劃外尋找自由場(chǎng)地。表STYLEREF2\s7.2SEQ表\*ARABIC\s21GDQJ-2型固態(tài)地震動(dòng)強(qiáng)度記錄儀的主要性能指標(biāo)項(xiàng)目性能指標(biāo)通道數(shù)3通道采樣率50sps、100sps、200sps和400sps，程序可選通道延遲0μs動(dòng)態(tài)范圍大于120dB轉(zhuǎn)換精度24bit高通濾波0.01Hz低通濾波內(nèi)置高陡度數(shù)字FIR濾波器記錄器滿量程±2.5v靈敏度1LSB,在×10增益時(shí)大約±7.6μv噪聲1LSB傳感器接口3通道接口測(cè)量范圍±2g(±1g)靈敏度±1.25V/g使用溫度-25℃—+50℃圖STYLEREF2\s7.2SEQ圖\*ARABIC\s21GDQJ-2型固態(tài)地震動(dòng)強(qiáng)度記錄儀測(cè)點(diǎn)布置武漢綠地中心主塔樓結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含三臺(tái)強(qiáng)震儀，一臺(tái)放置于塔樓基礎(chǔ)大底板中央（-6層），另一臺(tái)可放置在周邊自由場(chǎng)?？紤]結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的特點(diǎn)，在可能的情況下將另一臺(tái)強(qiáng)震儀放置在施工完成的最高樓層處（竣工后放置在第118層），根據(jù)施工進(jìn)度和施工作業(yè)面決定，但位置需在塔樓核心筒中心，與塔樓基礎(chǔ)大底板中央的強(qiáng)震儀放置在同一豎向垂直線上。強(qiáng)震儀的布置見REF_Ref389038720\h圖7.22和REF_Ref389038729\h圖7.23所示。圖STYLEREF2\s7.2SEQ圖\*ARABIC\s22-6層強(qiáng)震儀平面布置圖圖STYLEREF2\s7.2SEQ圖\*ARABIC\s23第118層強(qiáng)震儀平面布置圖圖中表示強(qiáng)震儀布置位置。由于該儀器屬精密貴重儀器，在施工中必須做好保護(hù)。周邊自由場(chǎng)根據(jù)地震臺(tái)網(wǎng)布置的要求，在規(guī)劃可能的位置以及建筑群之外約2~3倍最高建筑高度區(qū)劃外尋找自由場(chǎng)，在自由場(chǎng)設(shè)立一臺(tái)強(qiáng)震儀，時(shí)間采用GPS時(shí)間鐘與塔樓聯(lián)網(wǎng)，以得到地震自由場(chǎng)的地震波。監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)頻率強(qiáng)震儀安置妥當(dāng)后即開展監(jiān)測(cè)，可以先布置底層和自由場(chǎng)的強(qiáng)震儀，已完工且有作業(yè)面的相對(duì)較高樓層的強(qiáng)震儀安放需與施工單位協(xié)商后進(jìn)行。一旦安放完畢，即可將數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)線傳遞的方式或無(wú)線的方式發(fā)送到最近的子站，再發(fā)送到總站。當(dāng)?shù)孛孢\(yùn)動(dòng)超過(guò)強(qiáng)震儀觸發(fā)值，強(qiáng)震儀即開始實(shí)時(shí)記錄，采樣頻率為250Hz，可實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)，根據(jù)內(nèi)存大小進(jìn)行記錄，并傳遞到子站，然后通過(guò)子站傳遞到總站。運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)報(bào)告提交頻率為施工完成后第一年每3個(gè)月監(jiān)測(cè)一次。運(yùn)營(yíng)階段風(fēng)作用監(jiān)測(cè)運(yùn)營(yíng)階段風(fēng)速監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)述運(yùn)營(yíng)階段風(fēng)速的觀測(cè)與施工期間略有不同，主要在于運(yùn)營(yíng)階段結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，因此測(cè)點(diǎn)位置保持不變。測(cè)點(diǎn)布置測(cè)點(diǎn)的布置需要滿足武漢主要大風(fēng)風(fēng)向上的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)還要將塔冠部分的三維繞流對(duì)測(cè)點(diǎn)的影響控制到最小水平，鑒于此，擬考慮在塔樓頂端布置1個(gè)超聲波風(fēng)速儀和一個(gè)機(jī)械式風(fēng)速儀。測(cè)點(diǎn)采用可以升降的風(fēng)觀測(cè)支架固定在塔冠預(yù)埋件上。同時(shí)，風(fēng)速測(cè)點(diǎn)的避雷系統(tǒng)必須與主體結(jié)構(gòu)的避雷系統(tǒng)相連。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)階段的風(fēng)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的風(fēng)速儀采用外部供電，采用數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)采集，并通過(guò)局域網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并可在控制室進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)頻率運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)報(bào)告提交頻率為施工完成后第一年每3個(gè)月監(jiān)測(cè)一次。運(yùn)營(yíng)階段風(fēng)壓監(jiān)測(cè) 簡(jiǎn)述結(jié)構(gòu)上的風(fēng)荷載，最終以風(fēng)壓的形式作用在結(jié)構(gòu)上，因此針對(duì)風(fēng)壓的監(jiān)測(cè)具有重要的意義。施工階段至運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)的過(guò)渡與連接施工階段的風(fēng)壓監(jiān)測(cè)與運(yùn)營(yíng)階段測(cè)點(diǎn)相同，因此可以順利地由施工階段的監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)換到運(yùn)營(yíng)階段的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)風(fēng)壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由壓力探頭、微差壓傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、遠(yuǎn)程控制電腦組成，其中數(shù)據(jù)的傳輸采用局域網(wǎng)傳輸?shù)姆绞絺鬏斨林醒肟刂剖业碾娔X上。監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)頻率運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)報(bào)告提交頻率為施工完成后第一年每3個(gè)月監(jiān)測(cè)一次。運(yùn)營(yíng)階段溫度監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)述建筑物運(yùn)營(yíng)期間，測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)在各個(gè)季節(jié)，各個(gè)時(shí)間段結(jié)構(gòu)表面溫度變化的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成在控制中心（總站）的監(jiān)測(cè)與健康預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)中。按照不同季節(jié)、不同時(shí)間段進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。以期得到建筑物在運(yùn)營(yíng)期間的溫度變化規(guī)律。施工階段至運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)的過(guò)渡與連接施工階段已經(jīng)將各測(cè)點(diǎn)的溫度傳感器安裝完畢，且溫度傳感器的數(shù)據(jù)線均已集成在各測(cè)量子站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)。施工階段是將測(cè)量數(shù)據(jù)以無(wú)線方式發(fā)送至施工現(xiàn)場(chǎng)的辦公室內(nèi)，運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)控總站已經(jīng)移置建筑物內(nèi)的控制室內(nèi)。各子站以光纜連接至該總站。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集分析均在此總站內(nèi)進(jìn)行。監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)頻率運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)報(bào)告提交頻率為每年4次，每個(gè)季度一次。運(yùn)營(yíng)階段位移監(jiān)測(cè)（GPS部分）簡(jiǎn)述全球定位系統(tǒng)（GPS）位移監(jiān)測(cè)主要是掌握大廈結(jié)構(gòu)頂部的位移，研究大廈頂部變形與環(huán)境變化（如溫度和風(fēng)）的關(guān)系。施工階段至運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)的過(guò)渡與連接全球定位系統(tǒng)（GPS）隨著結(jié)構(gòu)體的施工而升高，直到結(jié)構(gòu)施工完畢后固定在運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所要求的部位。這樣，在施工階段監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)就可以全部反映在運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置全球定位系統(tǒng)（GPS）：在裙樓頂選擇一個(gè)不動(dòng)點(diǎn)布置一臺(tái)GPS參考站，并在主塔樓頂部塔冠布置兩臺(tái)GPS觀測(cè)站。GPS參考站和觀測(cè)站都設(shè)有天線和接收機(jī)，參考站校正數(shù)據(jù)，觀測(cè)站實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的位移。原始信號(hào)通過(guò)接收機(jī)接收后，在接收站進(jìn)行初步處理，由RS232/485連至最近的數(shù)據(jù)采集子站。監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)頻率運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)報(bào)告提交頻率為施工完成后第一年每3個(gè)月監(jiān)測(cè)一次。運(yùn)營(yíng)階段加速度監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)述高層建筑自振頻率低，即自振周期長(zhǎng)，通過(guò)利用高靈敏度的傳感器、放大器及記錄設(shè)備，借助于隨機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，量測(cè)環(huán)境激勵(lì)（風(fēng)荷載）結(jié)構(gòu)物的響應(yīng)，并分析確定結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力特性。高層建筑結(jié)構(gòu)在使用運(yùn)營(yíng)階段，受到風(fēng)荷載等水平荷載作用，為了保證其具有良好的使用條件，應(yīng)按照相應(yīng)的國(guó)家規(guī)范規(guī)定控制其頂點(diǎn)加速度以滿足舒適度要求，通過(guò)測(cè)試可以檢驗(yàn)實(shí)際結(jié)構(gòu)是否滿足使用舒適度要求。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)階段的結(jié)構(gòu)加速度監(jiān)測(cè)可以獲得環(huán)境激勵(lì)下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性（包括結(jié)構(gòu)的頻率、阻尼比和振型），既可以為結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性評(píng)估，又可以為日后結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別積累原始技術(shù)資料，同理論對(duì)比，驗(yàn)證、修正理論計(jì)算結(jié)果并提供計(jì)算無(wú)法得到的阻尼比測(cè)試數(shù)值。施工階段至運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)的過(guò)渡與連接施工階段已經(jīng)將各測(cè)點(diǎn)的加速度傳感器安裝完畢，且加速度傳感器的數(shù)據(jù)線均已集成在各測(cè)量子站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)。施工階段是將測(cè)量數(shù)據(jù)以無(wú)線方式發(fā)送至施工現(xiàn)場(chǎng)的辦公室內(nèi)，運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)控總站已經(jīng)移置建筑物內(nèi)的控制室內(nèi)。各子站以光纜連接至該總站。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集分析均在此總站內(nèi)進(jìn)行。監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)頻率運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)報(bào)告提交頻率為施工完成后第一年每3個(gè)月監(jiān)測(cè)一次。運(yùn)營(yíng)階段應(yīng)變監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)述建筑物運(yùn)營(yíng)期間，測(cè)量各測(cè)量點(diǎn)在各個(gè)時(shí)間段結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件應(yīng)力應(yīng)變變化的監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集成在控制中心（總站）的監(jiān)測(cè)與健康預(yù)警評(píng)估系統(tǒng)中。按照不同時(shí)間段進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。以期得到建筑物在運(yùn)營(yíng)期間的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力變化規(guī)律。并且在構(gòu)件應(yīng)力異常的情況下及時(shí)提出預(yù)警。施工階段至運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)測(cè)的過(guò)渡與連接施工階段已經(jīng)將各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變傳感器安裝完畢，且傳感器的數(shù)據(jù)線均已集成在各測(cè)量子站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)。施工階段是將測(cè)量數(shù)據(jù)以無(wú)線方式發(fā)送至施工現(xiàn)場(chǎng)的辦公室內(nèi)，運(yùn)營(yíng)階段監(jiān)控總站已經(jīng)移置建筑物內(nèi)的控制室內(nèi)。各子站以光纜連接至該總站。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集分析均在此總站內(nèi)進(jìn)行。測(cè)點(diǎn)布置運(yùn)營(yíng)階段應(yīng)變測(cè)點(diǎn)在A1、B1、C1區(qū)布置，所有分區(qū)的測(cè)點(diǎn)布置采用施工階段應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置中的B1、C1區(qū)的布置圖布置。監(jiān)測(cè)時(shí)間和監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)頻率較施工階段適當(dāng)減小，