高层建筑物顶部风荷载监测方案设计

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1、高层建筑物顶部风荷载监测方案设计　　摘要：现代建筑物结构材料的不断完善使得现代高层建筑的整体性质趋向于刚体。因此可根据质点系（刚体）动力学原理，将高层建筑物视为刚体模型来研究其整体形变。针对这一前提本文设计并研究了高层建筑物的监测点布设方案及观测方案，提出了整体形变模型，探讨用拟稳平差来计算监测点精确坐标；针对高层建筑物顶部在风荷载条件下的变形情况，本文采用差分GPS进行连续观测，以获得其运动规律。Abstract：Continuousimprovementofmodernbuildingconstructionmat

2、erialschangestheoverallnatureofthemodernhigh-risebuildingstoberigid.Therefore，accordingtothesystemofparticles（rigid）kinetictheory，wecantakethehigh-risebuildingsasarigidbodymodeltostudyitsoveralldeformation.Onthispremise，thispaperdesignedandstudiedmonitoringsites

3、settingprogramsandobservationprogramsofhigh-risebuildings，proposedoveralldeformationmodel，discussedtocalculatetheexactcoordinatesofmonitoringpointsbyquasi-stableadjustment.5Accordingtothedeformationsituationofwindloadatthetopofhigh-risebuildings，thedifferentialG

4、PSwasusedforcontinuousobservationtogetitsmotionlaw.关键词：高层建筑物；变形监测；整体变形Keywords：high-risebuildings；deformationmonitoring；theoveralldeformation中图分类号：TU973+.32文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）21-0237-02塔式建筑物在温度荷载和风荷载作用下会产生来回摆动，因而需要对建筑物进行动态观测。如美国纽约帝国大厦102层，观测结果表明，在风荷载作用下，

5、最大摆动达7.6cm。风荷载观测应在高层、超高层建筑物受强风作用时间阶段同步测定建筑物的顶部风速、风向和墙面风压，以及顶部的水平位移，以获得风压分布、梯形系数及风振系数。本方案采用GPS差分载波相位法来测定顶部位移。GPS用于高层建筑物的变形监测主要有几项优势。GPS精密测量技术在过去的十几年得到了快速发展和应用。①易于实现系统的全自动化。②全天候观测。③能同时测定点的三维位移。④测站间无需保持通视。5⑤精度高。高程精度为2mm～3mm，相对而言平面位置精度可达1mm～2mm。系统工作原理：监控中心和测站现场都可以控制

6、多天线微波开关以分时复用的方式采集多GPS天线接收的信号。测站现场和基站现场的PC104嵌入式计算机同时接收和处理GPS信号，并通过GPRS无线传送到监控中心。监控计算机接收监测现场发回的GPS信息，实现基线解算、变形分析和报警。其中，测站设在变形区域的监测点上即在高层建筑物的顶部GPS观测墩上，基站设在变形区域外的稳定点上。首先在建筑物的顶面浇注用于安装GPS的观测墩，并按照有关的规范来进行检验校正。风荷载及楼顶摆动的监测是通过GPS差分载波相位法来实现的。将一台GPS接收机安置在距待测建筑物一段距离且相对稳定的基准

7、站上，另一台接收机的天线安装在建筑物楼顶。接收机周围高度以上应无建筑物遮挡或反射物。两台接收机同步记录15～20min数据作为一测段。具体测段数视要求确定。通过专门软件对接收的数据进行动态差分处理后，根据获得的WGS-84大地坐标即可求得相应的位移量。5最后把各期数据与上期数据对比得出点位坐标与坐标三个分量（X，Y，Z）的位移值，把各期的位移量展绘在图表上（如图2）可以研究风荷载的特征，如风荷载的大小，方向。高层建筑物摆动的频率受其结构、使用材料、高度、环境温度变化和风压等外界因素的影响，一般在0.1Hz～10Hz之间

8、变化高层建筑物的实际运动比较复杂，GPS测量的外部环境一般不是很理想，因此，从实际应用角度考虑，特提出以下几点供参考。①进一步改善GPS接收机的抗干扰技术及数据处理软件。②为高层建筑物的设计提供科学依据，将高层建筑物的动态变形监测与其结构设计结合起来。③为更好地反映高层建筑物动态变形的细节，应尽可能采用具有高采样频率的GPS接收机