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【摘 要】超高层建筑的施工和监测都较一般建筑复杂,为了保证其安全性要实施健康监测,通过对超高层建筑结构的特点进行介绍,分析了超高层建筑施工阶段的主要质量安全因素,并对健康监测系统的设计进行研究,列出了需要监测的项目和传感器布置位置.

【关 键 词】超高层；健康监测；应力监测；竖向变形

0引言

随着经济和科学技术的发展,为了满足社会需要,大量的新型、复杂的建筑结构在土木工程中出现,很多因素都会对建筑结构正常使用造成影响,包括环境荷载,耐久性问题包括疲劳效应和材料老化等,人为因素包括战争、错误的决策和恐怖主义等.为了保证超高层复杂结构在日常生活办公中能够安全的使用,要加强建筑结构的健康监测,设计完善的监测系统.

结构检测作为一项检测技术能够有效的评价施工质量以及既有建筑的结构性能,检测方法有人工现场测量、试验和无损检测,而对于大型的超高层建筑仅仅采用检测的方式已不能满足结构安全性需要,要采取结构的安全性监测,通过有线或无线的手段采集和处理数据,诊断出结构的健康状况.

1超高层建筑结构的相关特点

1.1超高层建筑结构特点

超高层建筑耗资多,占地面积和体积较大,服役时间长,对耐久性要求较高,使用期间受环境影响材料容易老化损伤,容易发生危险事故,灾情难以控制,这也突出了结构安全保障和灾情预警的重要性.

超高层建筑可以分为施工期、运营期和老化期.施工期间主要考虑竖向变形差异,因为其承重构件的竖向变形差异会直接影响施工质量；徐变和收缩因素,超高层建筑中混凝土材料受到徐变和收缩应力的影响,产生的弹性变形会有附加变形,并随着时间逐步增加,所以是不可忽略的；施工过程引起的结构形式改变,会引起内力和变形的变化.所以超高层建筑不仅进行设计时的理论分析,还要实施全面监测,进而掌握施工情况.

超高层建筑由于主要受水平荷载的影响,所以对风力较为敏感,风对超高层结构的破坏主要为在风作用下出现裂缝或残余变形,建筑外部装修部分如玻璃幕墙、装饰的破坏,在风振作用下产生摆动,引起人体不适,产期风荷载作用下的疲劳破坏等.除了风荷载外,超高层建筑还要注意材料老化、构件损伤等问题.

1.2超高层建筑监测内容和要点

超高层健康监测系统是根据其结构特点开发的,主要的监测内容有气候环境监测、结构荷载监测和结构响应监测.施工阶段主要随着施工进度安装传感器和采集传输设备,主要以人工操作为主,将监测数据导入数据管理系统,经过分析后和设计要求相对比,及时的采取纠偏措施,并根据工程进度需要有计划的提前做好各种条件下的计算分析,提供各阶段的监测报告.使用阶段通过中心服务器调用数据管理系统数据,对结构进行状态识别和安全性评定,包括构件的安全评定和整体安全评定.

超高层建筑结构监测系统要能够同时满足施工期和运营期的特点,监测项目必须同时包括施工期和运营期间的检测内容,能够将两个时期的监测数据实行无缝连接,保证施工期间的数据服务于运营期,施工时埋设好监测点,并预留出运营期的监测原件和设备位置.施工阶段和使用阶段很多监测内容是相同的,施工阶段是控制危险,使用阶段则是发现危险,两者相互结合才能构成完整的安全监控体系.

2超高层建筑施工阶段分析

2.1施工过程的分析

施工过程分析能够作为施工监控的理论依据,引导和优化测点的布置,指导施工中结构标高和构件长度的控制.以往的建筑结构分析时荷载以分阶段施加的方式累加,这种方式忽略了施工阶段对上部结构的影响,存在较大的误差.采用有限元软件进行计算分析时可以只对已施工的阶段分析,不影响未施工结构,每个阶段完成后程序将结果累加到当前阶段中,能够更加接近实际工程状况.

在施工分析中混凝土会随着时间的推移,受到徐变和收缩的影响,浇筑后强度逐渐增强,一段时间后才能达到最大值,所以混凝土的弹性变形会比理论分析值略小.由徐变引起的变形与荷载成线性关系,高强度混凝土的应变会较小,荷载作用一个月后徐变发展为总徐变量的一半,2～5年后才收敛.

如何写超高层建筑学位论文
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以某高层建筑为例,施工顺序为先核心筒后框架,基本进度为每6天完成普通楼层一层,设备和避难层10天完成一层,核心筒内混凝土楼板滞后核心筒一层,巨柱滞后核心筒3层,外部楼板要滞后巨柱两层后装部件和伸臂要在主体完成后进行.

2.2构件竖向变形分析

超高层建筑在施工期间承受竖向荷载较大,会产生弹性变形,随着时间的增加混凝土构件会出现徐变和收缩变形,建筑结构标高会与设计标高产生一定的差异,处理不当会成为安全隐患,影响施工质量.竖向变形的