摘要:现如今,建筑行业在我国发展十分迅速,超高层建筑质量安全问题值得关注,一直以来,超高层建筑安全保障是施工当中的难点问题。本文在了解高层建筑施工情况下,大致找出了超高层建筑施工监测的大致情况以及存在的问题,再从多个方面分析高层建筑施工监测的技术,最后提到了几点超高层建筑施工监测技术的应用情况。通过本文的调查研究,希望对超高层建筑监测质量提高有一定帮助。
关键词:超高层建筑;施工监测问题;施工监测方法;技术应用
引言
结构健康监测作为保障重大工程结构安全的重要技术,近些年来在世界范围内得到了快速的发展和应用。国内外许多超高层结构在施工期间和使用期间引入了结构健康监测技术,以便实时掌握结构状态信息。新加坡在一栋66层办公楼中安装了加速度计、应变计和GPS(GlobalPositioningSystem)用以监测结构的静力和动力特性;世界最高建筑“迪拜塔”中设置了加速度计、位移计、环境监测系统,用以观测结构在风或地震作用下的动力响应;经贸大厦通过安装倾斜传感器、加速度传感器、GPS获取结构信息,确保结构在施工期间的安全;某中心大厦通过安装一套完整的健康监测系统,实时掌握了结构状态信息,为施工安全和运营维护提供了保障。目前国内外在超高层结构健康监测领域的研究主要集中在传感器系统布置优化、监测结果分析和安全评估方法上,而对健康监测现场实施过程中存在的不规范、效率低、有效性差等问题研究较少,本文以在建的某超高层为例(WHGC),指出其施工期监测的重点内容,并就相关监测内容给出现场实施方法,以期为超高层建筑结构施工监测现场实施提供参考。
1建筑工程主体结构绿色施工监测要素分析
1)环境保护。由于建筑工程主体结构施工过程复杂、资源消耗量大,由此也带来诸多的环境保护问题,如:空气污染、噪声污染、水污染、土壤污染、固体废弃物污染、光污染等。2)节材及材料资源的利用。要考虑是否因地制宜、就地取材;是否进行材料的重复利用;是否建立了完善的限额用料;是否采用新工艺和新方法;是否对建筑余料进行回收利用。3)节能和能源的利用。重点考虑是否设置节制耗能的系统;是否存在施工机械空转的现象;是否进行材料核算等。4)节地和土地资源的利用。重点考虑施工现场临时构筑物的布置是否紧凑;临时道路设置宽度是否恰当;土方工程开挖面积及开挖量是否合理;机械材料安置是否有序等。5)节水和水资源的利用。主要考虑是否有施工节水计划;是否存在现场输水管线渗漏的现象;是否进行输送管道的定期排查;是否进行污水废水的二次利用等。
2超高层建筑结构施工监测实施方法
2.1重复检测施工控制网竖向传递情况
要想做好高层建筑施工控制网的监测工作,首先应分为以下几点开展,一是首级施工控制网检测,因为超高层建筑施工区域的原因,所以它的稳定和兼容性能比较差。二是要把握超高层建筑施工测量是一种向上传递的过程,主要分为两个环节,塔体周日摆动规律和施工控制网内外符合性检查,这两个环节尤为重要,需要监测人员全力配合。爬体周日摆动监测是一项核心技术问题,它可以为光投点偏差提供一种数学模型,内外都要进行符合性检查,以达到共同检查核实的作用,在寻找摆动规律的观测过程当中,属于全自动观测数据实时性表达效果强,数据的精度和广度得到保证,方法为数字正垂法和CCD法。
2.2伸臂桁架关键构件应力应变监测
伸臂桁架作为超高层结构的主要构件,连接核心筒与外框架以提高抗侧刚度,故对伸臂桁架的关键位置进行施工过程监测非常有必要。以施工过程仿真计算结果作为主要依据,在应力较大和受力不利杆件较集中的区域布置测点。为方便系统布设与数据传输,测点不宜过于分散,以分块集中为原则。经筛选在24层及51层伸臂桁架腹杆中间位置及上弦杆与核心筒托座连接位置设监测点,放置应力应变传感器。
2.3竖向变形监测现场实施
WHGC竖向变形监测采用五角基座(配同型号的伸长头)、水准仪和全站仪。其监测原理是:利用施工单位提供的水平控制网点,通过全站仪将标高引测到监测楼层的引测点,再以引测点为基准,通过水准仪获取监测点位的高程信息,从而计算出结构的竖向位移。1)基座安装。监测点使用五角基座,其优点在于:基座与结构外表面平齐,不会影响现场施工。基座是通过在核心筒和外框巨柱混凝土表面钻孔安装。同时为获取好的测量效果,在满足监测目的前提下,基座应安装在可视性较好的位置。2)数据采集。WHGC竖向变形监测数据通过人工测量方式进行获取。测量应选择光线良好且风速较小的天气进行,另外,测量时应避开现场混凝土浇筑时段,减小施工环境对测量结果的影响。WHGC正常施工速度在4d～5d每层,因此采集频率定为每月一次,如遇到现场开停工或其他突发事件,也应进行采集。整个施工监测过程中,应加强对监测点进行巡视检查,确保监测点处于稳定状态。
2.4关键杆件应力分析
综合考虑结构受力分析结果,分析结构在施工阶段的内力变化,参考理论计算结果,找出结构的关键及敏感部位,布设监测点。选择１０个关键构件选用钢弦应变传感器进行应变监测,部分结果如图１３所示。结果表明:结构中所选取的关键杆件的应力实测值均在允许范围内,结构的真实受力情况均小于材料的屈服强度,各测点的应力状态始终处于弹性工作状态,整个结构承载力满足要求。应变片监测结构应力应变,分析数据变化规律及变化原因。结果表明:结构中所选取的关键杆件的应力实测值均在合理的范围之内,结构的真实受力情况均远小于材料的屈服强度,各测点的应力状态始终处于弹性工作状态,整个结构承载力安全,结构具备安全服役能力。
2.5风速风压监测
超高层建筑设计中风荷载计算非常重要,是结构设计的控制性因素。由于超高层建筑的脉动风压卓越期较长,其风振计算通常只需考虑基本振型的风振响应,因此基本振型的函数表达式是否与实际相符,是超高层设计阶段预估动力风荷载与振动响应的必要环节。根据分析计算结果并综合考虑测点布设原则,分别在塔楼51层、64层、72层和顶层布设风压测点。
结语
经过本文的探讨结果表明,超高层建筑监督体系完成后,在实践应用过程中,更加可以对多个方面的施工质量进行监督管理,完成了其他项目,对于该项目的引导性期望任务,而这一完善主要依赖的是先进设备的使用和监测体系完整性两方面。在以后的超高层建筑施工项目中,要更加重视先进的观测设备效果,使用规范的观测内容体系,当然,高层建筑施工的技术体系和技术人员的招聘也是重要任务之一,最终结果都是为了起到指导性、示范性作用,本文主要就超高层建筑施工监测的目前状况以及技术要求和实验体系的应用展开讨论和探究,在未来探讨超高层建筑施工监测的研究时,比如深度集成卫星定位和物联网以及传感器和无线通信技术这几方面内容,都可以通过构建超高层建筑观测体系,以其传输和评价进行智能化的平台研究,为超高层建筑施工监测项目助力。
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