高层连体结构钢连廊整体提升安全监测研究.pdf
《高层连体结构钢连廊整体提升安全监测研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高层连体结构钢连廊整体提升安全监测研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、2023 年 10 月下第 52 卷 第 20 期施工技术(中英文)CONSTRUCTION TECHNOLOGY1 DOI:10.7672/sgjs2023200001高层连体结构钢连廊整体提升安全监测研究郭文峰1,叶 鹏2,张 立1,温沛纲1,陈光泽1,蒋柏旺1,庞维钊1,周 云2,3(1.保利华南实业有限公司,广东 佛山 528000;2.湖南大学土木工程学院,湖南 长沙 410082;3.湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室,湖南 长沙 410082)摘要 超高层复杂连体结构因其独特造型和宏伟气势,应用越来越广泛。但连廊安装过程具有一定风险,给施工安全带来巨大挑战。结构健康监测作为
2、评估建筑结构安全的重要手段,为施工过程中结构安全提供重要保障。依托保利珑门超高层连体结构,通过合理设计健康安全监测体系,对结构整体吊装全过程进行应变监测,分析获得结构在不同起吊关键节点的承载力转换机制。采用有限元方法模拟实际结构边界条件转换及荷载变化,通过对比计算数据与实测数据,实现了对结构受力性能和安全状态的评估。关键词 高层建筑;连廊;提升;监测;有限元分析;施工技术中图分类号 TU974;TU758.11文献标识码 A文章编号 2097-0897(2023)20-0001-07Safety Monitoring of Integral Lifting of High-rise Conne
3、ctedStructure Steel CorridorGUO Wenfeng1,YE Peng2,ZHANG Li1,WEN Peigang1,CHEN Guangze1,JIANG Baiwang1,PANG Weizhao1,ZHOU Yun2,3(1.Poly South China Industrial Co.,Ltd.,Foshan,Guangdong 528000,China;2.College of Civil Engineering,Hunan University,Changsha,Hunan 410082,China;3.Key Laboratory for Damage
4、 Diagnosis ofEngineering Structures of Hunan Province,Hunan University,Changsha,Hunan 410082,China)Abstract:Due to its unique shape and grand momentum,the complex connected structures of superhigh-rise buildings are increasingly widely used.However,the installation process of the corridor carriescer
5、tain risks and poses a huge challenge to construction safety.As an important means of evaluating thesafety of building structures,structural health monitoring provides important guarantees for structuralsafety during the construction process.By relying on the Poly Longmen super high-rise connectedst
6、ructure and designing a reasonable health and safety monitoring system,strain monitoring is carried outthroughout the entire lifting process of the structure,and the bearing capacity conversion mechanism ofthe structure at different lifting key joints is analyzed and obtained.The finite element meth
7、od is used tosimulate the transformation of actual structural boundary conditions and load changes.By comparing thecalculated data with the measured data,the evaluation of the structural stress performance and safetystatus is achieved.Keywords:tall buildings;corridor;lifting;monitoring;finite elemen
8、t analysis;construction国家自然科学基金(52278306,51878264);湖南省交通运输厅科技进步与创新项目(201912);湖南省重点研发计划项目(2022SK2096)作者简介 郭文峰,总经理,工程师,E-mail:guowf 通信作者 叶 鹏,硕士研究生,E-mail:y17368474752 收稿日期 2023-02-200 引言 高层连体结构是复杂高层建筑结构体系的一种,通常指 2 栋或多栋高层建筑之间由若干个连接体互相连接,从而达到对建筑造型及使用功能的要求,并能够满足高层建筑高质量发展要求及消防、观光需求,但连体结构在造型优美的同时,给施工带来更大挑战
9、。自 20 世纪 90 年代以来,随着建筑结构形式的不断发展,各类高层连体结构开始出现,因独特造型和宏伟气势,其应用也越来越广泛,很多成为了地区地标性建筑物,如“苏州东方之门”2 施工技术(中英文)第 52 卷“中央电视台新楼”“深圳东海超高层公寓”等。根据 JGJ 32010 高 层 建 筑 混 凝 土 结 构 技 术 规程1,刚性连接体可协调结构整体变形,提高结构整体稳定性,在一定程度上减少建筑材料使用。结构健康监测是指利用现场无损监测方式获得结构内部信息,分析包括结构反应在内的各种特征,以便了解结果因损伤或退化造成的改变2。目前国内外学者对高层建筑进行结构健康监测的研究不胜枚举,经过广泛
10、应用,证明了结构健康监测技术的可靠性。Ni 等3对广州塔进行了施工及运营阶段实时健康监测,分析了施工过程中汶川地震及多次台风对结构的影响。Xia 等4结合施工阶段有限元分析和现场监测,进一步研究了广州塔应力、应变发展过程,为评估结构安全性提供了判断依据。Kijewski 等5设计了 SmartSync 结构健康监测系统,并对世界最高建筑哈利法塔进行实时监测,对其在风和地震激励下进行了概念验证。Roussel 等6对新加坡达土岭组屋进行了施工和使用阶段的结构健康监测,采用统计分析方法评估建筑物结构性能。Gao 等7针对武汉长江航运中心大厦进行了结构变形监测及数值分析,通过对比实测数据与计算数据对
11、有限元模型进行校核并模拟其他施工情况,为超高层复杂连体结构施工阶段的研究提供了新思路。针对超高层复杂连体结构健康监测研究相对较少,完海鹰等8对淮北矿业办公中心楼高空连廊重型钢结构整体提升施工控制技术进行分析,并对施工过程中结构内力、位移进行全面动态实时监控。刘沛等9对河南建设大厦的“凯旋门”式双塔连体建筑进行分析与设计,采用 ETABS 和 SATWE对结构进行抗震分析。倪国荣等10研究分析了多层支座大跨连廊支座反力监测方案,基于有限元模型改进了桁架节点模型,在实际工程中起到了指导作用。叶琳远11对腾讯滨海大厦进行了钢桁架施工阶段应变监测,对结构关键部位内力状态进行研究。张旭辉等12对某钢连廊
12、吊装施工过程进行应力监测,分析了边界条件转变及温度变化对连廊应力的影响。本文以广东佛山保利珑门超高层连体结构为研究对象,设计了结构施工吊装过程中一整套结构健康监测的安全保障策略,通过对连廊结构合理布设应变传感器,获取在吊装阶段结构不同体系转换过程中的应变数据,通过建立有限元模型,对比分析计算数据与实测数据,对结构进行安全性能评估,从而保障连体结构安全提升。1 工程概况 保利珑门位于广东省佛山市,为佛山中轴线位置处地标性建筑物,由 2 幢地上 41 层塔楼组成,建筑高度 141.5m,第 12 层底盘相连,2 层以上分为东、西塔楼,在 40,41 层及天面层设置连体结构,跨度约为 46m,属于大
13、跨连体结构。总建筑面积约11.2 万 m2,单塔建筑平面布置规则,平面尺寸为37.9m32.3m,采用框支剪力墙结构体系,塔楼 2 层及以下采用型钢柱+剪力墙结构,其余部分采用剪力墙结构。连体结构主要受力构件为 3 榀钢管混凝土拱,内设 3 层混凝土楼板,总用钢量为 1 200t。吊装前钢管混凝土灌注完毕,总提升量为 1 310t,连廊吊装至结构 40 层后与设置在东、西塔楼上的 3 组牛腿焊接形成门式结构,如图 1 所示。钢连廊屋盖整体结构主要由主桁架、次桁架及钢管混凝土拱组成,在每层钢板上设置抗剪件使混凝土板与钢梁整体受力。图 1 建筑结构Fig.1 The building struct
14、ure2 钢连廊吊装施工方案钢连廊采用液压同步提升技术整体吊装,即采用地面整体拼装建立提升系统整体液压提升合龙焊接13施工工艺完成连体结构整体安装。具体流程为:地面钢结构整体拼装钢连廊预提升 0.5m钢连廊正式提升钢连廊提升至对应高度微调就位并临时固定钢连廊与塔楼焊接并拆除临时性支撑释放液压索力浇筑混凝土楼板。在两塔楼底位置搭设临时拼装平台,完成钢连廊底部拼装,同时在两侧塔楼顶层共设置 6 个提升吊点,每个吊点搭设 2 台同型号液压提升器(TL-HPS-60),每台液压提升器处共有 12 根钢绞线,下吊点布置于被提升连廊下弦杆悬挑端部,为优化钢连廊在吊装过程中的受力性能,降低部分杆件在吊装过程
15、中的受力,在下吊点位置设置临时支撑,如图 2 所示,临时支撑在连廊与塔楼焊接完成后切割拆除。2023 No.20郭文峰等:高层连体结构钢连廊整体提升安全监测研究3 图 2 钢连廊吊点布置Fig.2 Layout of lifting points of the steel corridor3 钢连廊施工全过程监测3.1 监测系统选择 由于该工程结构具有跨度及自重大、构件类型多及施工过程复杂等特征,因此,监测吊装安全具有重要意义。项目监测目的是保障连廊整体全过程安全提升,对连廊提升过程中引起的结构安全性问题进行评估,预防由施工误差、操作失误引起的结构损伤、失稳甚至破坏。湖南大学大型土木工程结构健
16、康监测研究团队针对本连廊吊装过程,建立了以关键杆件应力水平观测为主的监测系统,健康监测系统由传感器子系统、数据采集和传输子系统、数据处理和管理子系统、结构状态评估子系统 4大模块组成,如图 3 所示。本研究主要介绍超高层连体结构整体提升过程中连廊应变监测内容。3.2 测点布置 根据初步结构有限元分析及对结构几何特征和受力特点的分析,在钢连廊关键构件上共安装 21 个JMZX-212HAT 型 振 弦 式 应 变 传 感 器(量 程 为1 500,灵敏度为 1),通过焊接固定于钢结构表面,传感器布置在各施工步骤中内力较大区域(1层型钢梁)、内力方向发生变化的构件(吊柱)及主要受力构件(钢管混凝土
17、拱)上,传感器方向沿构件主要受力方向。应变测点布置方案如表 1 所示。表 1 结构测点布置方案Table 1 Layout scheme of measuring points结构特征提取测点1 层型钢梁弯曲变形L1,L2,L3,L4,L5,L6,L112 层型钢梁弯曲变形L19,L20,L21临时斜撑轴向变形L7,L8,L9,L10吊柱轴向变形L12,L13,L14,L15钢管混凝土拱轴向变形L16,L17,L18图 3 健康监测系统Fig.3 Health monitoring system 各层传感器布置位置如图 4 所示,传感器通过JMZ-4SX 水工电缆线汇集至数据采集系统完成数模转
18、换,再通过无线收发模块将应变数据上传云平台完成数据存储及管理,通过设置阈值对结构异常状态预警。监测过程中,信号采样频率设置为 3min/次,通过蓄电池+太阳能电池板提供应变采集用电,每层采集器相互串联通过信号线与位于监测总站上的控制器相连从而实现供电和无线传输数据。3.3 吊装进程 所监测的钢连廊于 2022 年 7 月 8 日 10:00 左右开始吊装工作,至 2022 年 11 月 19 日完成混凝土楼板浇筑,施工进程如表 2 所示。表 2 施工进程Table 2 Construction process施工日期/(年-月-日)施工步骤提升高度/m2022-07-08钢连廊预提升0.520
19、22-07-1207-14钢连廊正式提升1302022-07-1507-28钢连廊与塔楼焊接02022-07-2808-02拆除临时支撑02022-09-0109-06释放液压索力02022-11-0511-19浇筑楼板混凝土03.4 监测结果 以钢连廊起吊初始时刻为应变零点,整个施工过程监测所得结构应变响应如图 5 所示,部分传感器在使用过程中发生损坏,但仍监测到部分关键施工阶段产生的应变。在提升过程中,结构测点处的应变在结构吊装时的几个关键步骤中,由于边界条件及外覆荷载的改变,变化幅值为-250300,在4 施工技术(中英文)第 52 卷图 4 钢连廊传感器布置Fig.4 Sensor a
20、rrangement of steel corridor结构安装过程中,受施工扰动及环境温度影响,应变数据产生了 20100 的波动,在提升过程中波动较小,表明吊装过程整体平稳。图 5 实时应变监测结果Fig.5 Monitoring results of the real-time strain 连廊预提升阶段,结构由简支静置状态变为提升状态,边界条件发生转变,导致结构传力路径发生变化,各测点处应变数据变化显著,此时索缆产生的索力通过临时支撑传递至钢管混凝土拱,主要受力构件钢管混凝土拱受到较大压应变,如图 5a 所示;各层间荷载通过吊柱传递至拱,吊柱受力由受压转为受拉,产生了较大拉应变,如图
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高层 连体 结构钢 整体 提升 安全 监测 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。