高层建筑结构健康监测的研究与应用

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1、高层建筑结构健康监测的研究与应用【摘耍】对高M建筑结构的监控都是针对某个特定建筑进行监测，以此对特定的十木工程项目进行实吋的监控，以此更好的保障建筑工程质量和使用者的安全。正是基于此，本文设计了比较通用的土木工程结构检测系统，并从数据采集、无线网络传输等各个方而进行设计，以此可方便对对建筑监控的快速构造，避免重复开发等问题，并将设计的通过的结果运用到实际的建筑结构的案例屮进行测试，取得良好的效果。【关键字】结构监测：数据采集：高层建筑：应用展槊随着我国高层建筑的建设以及信息化水平提高，对高层建筑工

2、程使用情况的监测也成为衡量土木工程建设的重要手段，并借助信息化，实现对高层建筑工程质量的实吋监控，以此更好的对高层建筑工程实行维护和管理，防止事故的发生。本文构建了可通用的高层建筑工程监控系统，并将其运用到实际的工程中进行测试。一、系统整体流程设计以一般的高层建筑工程为例，我们可以将该系统的（具体什么系统）整体设计方案分成叫个不同的步骤，其具体的如图1所示。数据采集状态评估健康档案图1系统整体的流程设计通过上述的流程分析，我们可以看出，对高层建筑工程健康状态的监测，首先是实现对工程屮的相关基木数据

3、的采集，而对数据采集的劣现时通过安装在建筑屮的传感器系统，对建筑丄程振动、应力或溫度等相关指标的测定，弁通过信号的转换，将信号经过模数信号的转换，从而转换成数据，同吋对数据进行淸理处理，变成比较丁•净的数据；无线传输则数将信号通过无线通信的方式传输到数据处理中心；最后是将数据送到软件中进行实时的分析和处理，从而得到相关的监测数据结果。二、系统需求分析根据高层建筑工程设计的思路，会综合考虑很多方而的因素。因此，我们对高层建筑工程的结构监控则主要体现在工作环境、工作状态、局部的结构性能等儿个方面实现监

4、控。1、工作环境监控对丄作环境的监控，则主要包拈对风速、风向、环境温度和地震负荷等进行综合检测。其屮对风向、风速的检测，主要的□的是获取高层建筑不同部位的风向和风速，从而针对不同的风速做出不同的振动响应；对环境的监测则主要是为高层建筑的钢结构的耐久性的使用提供if•价依据；地震负载分析则是对高居建筑工程所能够承受的振动进行分析，从而对震后的健康状态做出分析和评佔。2、丄作状态的监控对高层建筑结构的状态的监测，则主要对建筑结构中的主承受支座、建筑的结合形状进行监测。如在不

5、Hj的风向下，高层建筑可能

6、会发生一定的偏向，从而导致高层建筑的几何形体变形，并出现一定的偏移；对建筑物整体的震动监测。其屮的自振特性和建筑的刚度、质量和相关的分布有着很大的关系，因此，对该指标的检测也足对高层建筑质量的很好的监控。其他的还乜括承重的构件、支座反力等的监测。3、对局部结构的监测该部分则主要包括其中的构件的检测，其中包括因为混凝上的收缩而引起的相关应力重分布，局部的结构损伤ifU带来的应力的变化。而耐久性的监测则主要包括对高层建筑屮的相关钢筋的腐蚀情况等进行监测。附属的监控则主要对建筑屮的其他附属的建筑结构进行

7、监控。三、系统功能分析通过上述的功能需求分析，我们将该系统的功能设计主要数据采集子系统、无线传输子系统、数据分析子系统、数据库系统。其功能框架如图2所示。数据分析子系统数据采集子系统＞无线传输子系统“数据库系统图2工程监控系统架构设计通过上述的系统，我们可以看出该系统作为一个有机的整体，即有着各自的功能，同时也相互的协同，从而通过这样一个整体完成对相关数据的采集到处理，再到结果的输出。四、系统整体的网络拓扑图该系统的数据采集装置设置在建筑的各个不同的部位上，通过高层建筑物上的传感器釆集，将收集到的

8、数据通过网络传输的方式传送到应用服务器，而后和数据库进行连接，以此负责对整个数据的保存。同吋应用服务器则提供具体的功能监控，并将监控的信息传输到客户端，而客户端则和报警系统连接，当相关的数据超出设计的数据时候，其则会a动出现报警。而采用远程访问的方式，在其中增加一代理服务器，其主要的目的是将对内部的访问和外部分开，以避免关键的数据被篡改或泄漏。苏具体的网络布局如图3所示。图3系统网络拓扑五、系统关键硬件和数据库的选择1、数据采集系统中传感器的选择在该系统，其测量主要包括位移、温度等各种不同类型的传

9、感器，同吋还包括对拉索等的测暈的传感器。在该系统中，我们选用当前比较新型的光纤传感器。其基木的原理是将光源送入到光纤调制器当中，从而使得其特测的参数和调制区相互作用，从而使得光源的相关特性发生变化，如波长、相位等。从从而判断建筑物变化。其具体的工作原理图如图4所示。图4光纤传感器原理图同时，为测量其他的数据，还包括磁弹仪、超声波传感器以及光栅传感器。2、数据库的选择对系统数据庳的使用，通常采用SQLServer2008数据庳系统，这主要是因为该数据库在安全性方而非常高，并且该系统支