大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法

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1、大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法铁道建筑RailwayEngineeringDecember,2006文章编号:1003.1995(2006)12.0096.03大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法李锦城(广东工业大学建设学院,广州510000)摘要:介绍一种通过测量视线与水平视线高差的方法,精确测定大跨度钢结构屋架挠度变形.在监测过程中采取一定的措施,使全站仪的测角精度《2s时,变形点的高

2、差测量精度能达到二等水准测量精度,能满足《建筑物变形测量规范》中挠度变形监测的精度要求.关键词:屋盖桁架挠度变形观测精度中图分类号:TUI98.6文献标识码:B现代大跨度场馆的屋盖设计中,大都采用钢结构桁架,由于跨度大,钢结构桁架将会产生不容忽视的挠度变形.因此,钢结构桁架在安装及使用过程中,须及时监测其挠度的变化情况,分析钢结构的安全稳定性,以便及早发现问题,及时采取有效补救措施,避免事故的发生.由于大跨度钢结构屋架结构的特殊性.用二等水准测量方法测定其挠度,往往难以实现,有的只好贴反射片.但反射片对油漆防锈施

3、工有一定影响,还可能引起锈蚀,业主往往不同意贴反射片监测的方法.本文通过工程实例,介绍一种通过测量视线与水平视线间的高差,精确测定大跨度钢结构桁架挠度变化的方法.实际应用和理论分析证明,该方法能达到二等水准测量精度,能满足《建筑物变形测量规范》中挠度变形监测的精度要求.l工程概况某大学体育中心体育馆屋盖采用双向正交平面桁架.工程按照国家现行有关规范,规程,建设标准进行设计和施工.体育馆屋盖耐火等级为一级,采用薄型防火涂料,耐火极限为2.0h.工程抗震措施采用设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g;基本风压

4、.=0.55km/m,地面粗糙度为B类;体育馆屋盖上弦恒载1.0kN/m,活荷载0.5kN/m.,下弦恒载为0.2kN/m.屋盖双向正交平面桁架跨度尺寸66.1mX66.1m,见图1.依据设计院设计要求及《网架结构设计与施工规程》(JGJ7—91)要求,应对体育馆钢屋架进行挠度变形监测,测点布设见图1.2挠度变形监测及精度分析2.1基准控制网布设_/‘Nr,,看台×1的JZI～JZ6点),使其构成基准点观测网.如果看台结构物整体均匀下沉,对于挠度变形观测来讲不会产生影响.但是,若基础结构发生不均匀沉降,基准点相

5、对于变形点的高差将发生变化.因此,在每次挠度变形观测前,先对基准点进行精密水准测量,通过平差求得各基准点的高程,以便利用这些基准点准确测得各变形点挠度的变形值.基准点采用直径约1cm,长约10cm的不锈钢条且顶部刻有十字,冲击钻打孔后用环氧树脂粘合于看台上,确保其稳固.2.2观测点布设根据设计要求,在体育馆屋盖桁架3XC轴,4XE轴,5XD轴,6xF轴下弦交点处(屋盖桁架底部梁2006年第l2期大跨度钢结构屋架挠度变形监测方法97上),布设4个挠度变形观测点(如图1中的1,2,3,4点).变形观测点采用自制的边长

6、14.1cm的正方形钢板,沿对角线两边喷黑与白的油漆,使黑白分界线垂直地面焊接在梁上,让每边的三角形顶点(a,b,C)在上下方向的垂直距离为10cm(见图2).图2变形观测点标志图2.3测量方法1)测量精度要求《建筑物变形测量规范》中要求变形点单程高差观测中误差m=±0.7mm.2)基准控制网测量每次挠度变形观测前,先对基准点进行精密水准测量,再用高精度全站仪测量各基准点的坐标和两点之间的距离,高差,经平差后得出各点的高程和距离,确定基准点的基本参数后,再进行挠度变形观测点的观测.每次用全站仪观测基准点高差变化,

7、再用精密水准仪进行校核测量,检验全站仪精度的变化及气象条件的改变对全站仪高差测量精度的影响,求出可能的修正值,确保全站仪高差测量的精度要求.3)挠度变形观测的方法首次观测时,在变形点上精确安置反射镜,在基准点上用全站仪测定每一变形观测点与基准点之间的高差和水平距离,经平差解算出各点的高程和相对于各基准点的水平距离,作为以后每次变形观测比较的依据,以后要定期进行检测.这种观测精度要求较高,规范要求必须连续进行两次观测,互差小于限差时取其平均值作为最后结果.图3挠度变形观测方法示意图挠度变形观测时,在一基准点上安置全

8、站仪,精确对中,严格整平,在另一基准点上安置带有对中杆的三脚架和反射棱镜,精确对中和整平.首先观测测站点(基准点)到镜站点i(基准点)的斜距.s.及竖直角a (见图3),可按(1)式计算出镜站水平视线相对于镜站点地面标志的高差.Ah.=D.tana+(1一K)D/(2尺)+b(1)(1)式中a为视线i与水平线之间的竖直角,b为反射镜高,为大气折光系数,尺为地球的平均曲率半