鋼結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測
2021-02-10隨著我國的國民經(jīng)濟以及社會科學(xué)技術(shù) 不斷快速、持續(xù)發(fā)展，我國的鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)發(fā)展的勢頭是非常迅猛的，但是由于缺乏相關(guān)的專 業(yè)技術(shù)人員，造成工程的施工質(zhì)量參差不齊。對鋼結(jié)構(gòu)的建筑物進行嚴(yán)格的質(zhì)量檢測和結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測，這對于保護人們的生命和財產(chǎn)安全具有非常重要的意義。建筑鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)測的主要內(nèi)容主要包括對鋼結(jié)構(gòu)的傾斜、局部沉降、應(yīng)力應(yīng)變、振動和周邊環(huán)境進行監(jiān)測。如果是既有的鋼結(jié)構(gòu)建筑，應(yīng)該通過工程實際的情況對監(jiān)測的項目和內(nèi)容進 行確定。監(jiān)測內(nèi)容的提出應(yīng)該根據(jù)監(jiān)測單位的相關(guān)的設(shè)計要求、檢測法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，如果一些監(jiān)測項目沒有做出明文規(guī)定，要根據(jù)實際需求，通過建設(shè)單位和監(jiān)測單位共同商議來確定。鋼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測內(nèi)容一般包括：
監(jiān)測項目 | 監(jiān)測設(shè)備 | 監(jiān)測項目 | 監(jiān)測設(shè)備 |
沉降監(jiān)測 | 靜力水準(zhǔn)儀 | 裂縫監(jiān)測 | 裂縫計 |
傾斜監(jiān)測 | 盒式固定測斜儀 | 振動監(jiān)測 | 加速度傳感器 |
應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測 | 表面式應(yīng)變計 | 環(huán)境溫濕度監(jiān)測 | 溫濕度傳感器 |
水平、豎向位移 | 北斗GNSS | 風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測 | 超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀 |
鋼結(jié)構(gòu)不均勻沉降監(jiān)測選用靜力水準(zhǔn)儀，一般情況下對鋼結(jié)構(gòu)以及底部混凝土結(jié)構(gòu)不均勻沉降進行監(jiān)測，對結(jié)構(gòu)整體健康狀況進行評估，根據(jù)評估情況提出并預(yù)防處理與防護等措施。根據(jù)現(xiàn)有樓體情況，不均與沉降測點布設(shè)在大樓地下鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)的支撐柱體上（或承重梁），選取其中柱體（或承重梁）作為測點。
傾斜監(jiān)測選用盒式測斜儀。根據(jù)《建筑測量變形規(guī)范》以及大樓整體情況，在樓體的上部以及對稱部位的下部各布設(shè)一個傾斜測點，通過上下傾斜角度測量評估大樓水平位移狀態(tài)，為健康情況作出評估。
結(jié)構(gòu)應(yīng)變采用表面應(yīng)變計，該儀器主要應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)、公路、橋梁、民用建筑、隧道、地鐵等混凝土、鋼筋及錨桿的應(yīng)力測量，具有防水性能好、不受外界環(huán)境影響、溫度性能穩(wěn)定等特點。大樓整體為鋼結(jié)構(gòu)作為框架，鋼結(jié)構(gòu)材料的受力直接影響到整體健康情況，所以對鋼結(jié)構(gòu)的典型受力部位做應(yīng)力應(yīng)變分析。
裂縫監(jiān)測使用裂縫計。鋼結(jié)構(gòu)建筑在運營過程中裂縫大多出現(xiàn)在承載動力荷載的構(gòu)件上，承受靜力荷載的構(gòu)件，受材料、焊接工藝、銹蝕、臺風(fēng)地震等內(nèi)外在境因素的影響，在超載、溫度變化較大、不均勻沉降及變形過大等情況下，也會出現(xiàn)裂縫。鋼構(gòu)件如發(fā)現(xiàn)裂縫，就會產(chǎn)生較大的災(zāi)害風(fēng)險，應(yīng)對同批構(gòu)件進行全面細(xì)致檢查，對鋼結(jié)構(gòu)焊縫等特殊部位進行裂縫監(jiān)測。
鋼結(jié)構(gòu)動力特性參數(shù)（頻率、振型和阻尼等）和振動水平（振動強度和幅值）是結(jié)構(gòu)整體安全的標(biāo)志，結(jié)構(gòu)材料強度的退化會引起結(jié)構(gòu)振動特性的改變，例如結(jié)構(gòu)剛度的降低會引起自振頻率的降低，局部振型的改變可能預(yù)示著結(jié)構(gòu)局部損壞。因此對鋼結(jié)構(gòu)動力特性及振動水平的監(jiān)測能夠起到整體上對大樓健康狀態(tài)監(jiān)測的目的。振動傳感器廣泛運用于各種工業(yè)需要監(jiān)測振動的環(huán)境中，在橋梁、鋼軌、地震、車輛船舶振動等運用都非常成熟。
大樓屬于超高層建筑，對大樓整體結(jié)構(gòu)做水平、豎向位移的監(jiān)測，能很好的反應(yīng)結(jié)構(gòu)變形情況，評估大樓使用過程穩(wěn)固情況。樓體水平、豎向位移監(jiān)測采用GNSS進行監(jiān)測，GNSS主要用于長期自動化監(jiān)測尾礦庫、大壩、公路、邊坡、基坑、建筑橋梁、船泊平臺等水平位移和垂直位移監(jiān)測，采用高性能芯片通過接收衛(wèi)星信號來計算所處位置的水平和垂直位移。
環(huán)境溫濕度傳感器采用溫濕度傳感器，該儀器廣泛運用于結(jié)構(gòu)環(huán)境自動化監(jiān)測中的溫濕度監(jiān)測，具有操作靈活，使用方便，采用標(biāo)準(zhǔn)RS485通信接口，可與大部分采用RS485接口的設(shè)備及系統(tǒng)集成等優(yōu)點。
風(fēng)荷載是結(jié)構(gòu)的主要動力荷載之一。在風(fēng)荷載作用下將產(chǎn)生振動，引起疲勞損傷累積，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抗力衰減，通過監(jiān)測風(fēng)速、風(fēng)向，統(tǒng)計最大風(fēng)速值，可以得出結(jié)構(gòu)的風(fēng)與結(jié)構(gòu)響應(yīng)關(guān)系，了解鋼結(jié)構(gòu)受風(fēng)動力荷載的情況。風(fēng)速風(fēng)向的監(jiān)測主要為風(fēng)速風(fēng)向儀，該儀器是一種3軸的無運動部件的超聲波風(fēng)速儀?？梢蕴峁┮粋€全面的風(fēng)場描述，風(fēng)速儀具有迅速響應(yīng)，高分辨率和三維風(fēng)速測量等特點。
