大跨度钢结构网架健康监测的探讨
大跨度网架健康监测
大跨度网架健康监测发布时间：2022-10-31T02:23:22.120Z 来源：《城镇建设》2022年第12期6月作者：曾德涛屈勇何伟[导读] 随着经济的发展，需要进行结构健康监测的结构越来越多，曾德涛屈勇何伟中建八局西南公司，成都610041[摘要]随着经济的发展，需要进行结构健康监测的结构越来越多，大跨度网架结构由于具有空间跨度大但是重量轻，用到的材料少，其结构杆件主要是受轴力，充分发挥和利用材料的刚度、结构牢固、稳定定好的特点发展尤为突出。
在这种背景下，一个智能化实时精确的监测系统的设计是非常有必要的。
[关键词]大跨度钢结构网架预警0 引言本文以三星堆古蜀文化遗址博物馆及附属设施工程为背景介绍了通过对结构的物理力学性能进行无损监测，实时监控结构的整体行为，对结构的损伤位置和程度进行诊断，对结构的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估。
1 工程概况三星堆古蜀文化遗址博物馆项目位于四川省德阳市广汉市向新路133号，占地面积66亩，建筑面积5.5万平方米。
建筑地上2层，地下局部1层，总长度351.1m，总宽度87.8m，主要功能为博物馆和游客中心。
主要结构类型：地下室为劲性柱+钢筋混凝土梁板体系，地上为钢框架结构，屋面为网架结构。
2 监测的目的结构监测是通过对结构的物理力学性能进行无损监测，实时监控结构的整体行为，对本工程的钢结构进行监控可达如下目的∶1）随时掌握结构的内力状态及损伤情况，并对结构的损伤位置和程度进行诊断，指导施工进行的同时保障建筑结构的安全2）对结构的服役情况、可靠性、耐久性和承载能力进行智能评估，采取针对性措施，延长结构使用寿命3）为结构在突发事件下或结构使用状况产生异常时触发预警信号，从而采取适当的措施实现主动安全控制，切实提高结构的全寿命安全度。
4）为结构的维修、养护与管理决策提供依据和指导，有效降低建筑结构总体运营成本。
3. 监测系统总体思路监测系统将结构的危险划分为结构损伤和结构状态的不利性改变两大类，并根据目前技术水平提出针对不同危险情况采取不同的监测手段。
大跨度空间结构施工监测与分析
大跨度空间结构施工监测与分析随着科技的进步和社会的发展，大跨度空间结构在建筑工程中的应用越来越广泛。
这类结构具有造型独特、功能复杂等特点，因此施工难度较大。
为了确保大跨度空间结构的施工质量和使用安全，施工监测与分析显得尤为重要。
本文将探讨大跨度空间结构施工监测与分析的相关问题，旨在为相关工作提供参考。
大跨度空间结构施工监测与分析是基于计算机技术、传感器技术、信号处理技术等手段，对大跨度空间结构的施工过程进行全面、系统的监测和评估。
其主要目的是及时发现和解决施工过程中的问题，保障施工质量和安全，同时为后续的结构分析提供数据支持。
大跨度空间结构施工监测所面临的问题和挑战主要包括以下几个方面：数据采集：大跨度空间结构施工过程中的数据采集具有较大难度，由于结构复杂多变，采集设备的安装和调试需要耗费大量时间和人力。
数据处理：采集到的数据需要进行预处理、滤波和分析等操作，以便提取出有用的信息。
然而，现有的数据处理方法往往难以满足实际需求，需要进一步研究和改进。
数据分析：数据分析是大跨度空间结构施工监测的核心环节，需要对采集到的数据进行系统、全面的分析，以便发现问题并采取相应的措施。
然而，现有的数据分析方法尚不完善，难以对复杂多变的结构行为进行准确描述。
针对上述问题和挑战，可以采取以下解决方案：优化数据采集方案：通过选取合适的采集设备、布置合理的采集点等方式，提高数据采集的效率和精度。
改进数据处理方法：研究和发展新的数据处理技术，提高数据处理的速度和准确性，以满足实际需求。
完善数据分析理论：通过研究大跨度空间结构的施工过程和行为特征，完善数据分析理论和方法，提高数据分析的准确性和可靠性。
对大跨度空间结构施工监测的数据进行分析时，需要以下几个方面：数据采集：选择合适的采集设备和技术手段，确保采集到的数据能够准确反映结构的实际状态。
数据处理：对采集到的数据进行清洗、滤波和降噪等处理，提取出有用的信息。
数据分析：运用科学的方法对处理后的数据进行系统分析，以便了解结构的施工状态和行为特征。
钢结构施工过程中健康监测与分析共52页文档
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27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
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28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
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30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
钢结构建筑的健康监测与评估技术研究综述
钢结构建筑的健康监测与评估技术研究综述摘要：钢结构建筑在现代社会中起着重要的作用，然而，由于长期受到环境和使用条件的影响，钢结构建筑存在健康问题。
为确保钢结构建筑的长期使用安全与可靠性，钢结构建筑的健康监测与评估技术发展迅速。
本文对钢结构建筑的健康监测与评估技术进行了全面综述，包括结构监测、损伤识别与评估、健康预测和保养管理等方面的技术研究现状与发展趋势。
1. 引言钢结构建筑因其轻、强、刚等优良特性，广泛应用于工业、民用和商业领域。
然而，由于复杂的工作环境和使用条件，钢结构建筑容易受到自然灾害、疲劳、腐蚀和载荷等因素的影响，产生结构损伤和隐患。
为了保障钢结构建筑的安全稳定，健康监测与评估技术的研究变得至关重要。
2. 钢结构建筑的健康监测技术钢结构建筑的健康监测技术包括传感器监测和无损检测两个主要方面。
传感器监测技术通过在结构中安装传感器，监测结构的静力与动力响应，获得结构的受力状态和变形信息。
目前常用的传感器包括应变计、加速度计和应变传感器等。
这些传感器可以实时监测结构的振动特性、变形情况和结构的健康状况，为及时发现结构异常提供依据。
无损检测技术通过利用电磁、超声、磁粉和红外等方法，对结构进行非接触式的检测。
无损检测技术可以检测到结构中的缺陷、腐蚀和疲劳等问题，提供结构的实时健康状况。
常用的无损检测技术包括超声波检测、涡流检测和红外热像检测等。
3. 钢结构建筑的损伤识别与评估技术钢结构建筑中损伤的识别与评估是健康监测的核心问题。
现有的钢结构建筑损伤识别与评估技术主要包括模型参数识别、振动特性分析和机器学习等方法。
模型参数识别技术通过对结构进行建模，利用传感器监测到的数据和结构的动力响应，识别结构的物理参数。
这种方法可以用来判断结构的损伤程度和位置，并为后续的评估和维修提供依据。
振动特性分析技术通过对结构的振动响应进行分析，提取结构的共振频率和振动模态，并与未损伤的结构进行对比，从而识别结构的损伤。
大跨度钢结构网架健康监测的探讨
大跨度钢结构网架健康监测的探讨摘要：介绍了大跨度钢结构网架健康监测的原理、过程及意义，阐述了国内结构健康监测技术的应用现状，详细说明了健康监测的技术路线及实施方案。
关键词：大跨度钢结构网架；健康监测；安全1 大跨度网架健康监测的意义所有的结构，无论自然的还是人工的，在其存在期间都会累积损伤。
健康监测就是利用现场的、无损伤的监测方式实时获得结构内部信息，分析包括结构反应在内的各种结构系统特征，实时监控结构的整体行为，对结构的损伤位置和程度进行诊断，从而及时了解结构因损伤而造成的改变以及结构的工作状态。
健康监测的过程包括：通过一系列传感器得到系统定时取样的静力或动力响应测量值，从这些测量值中抽取对损伤敏感的特征因子，并对这些特征因子进行统计分析，从而获得结构当前的健康状况。
对于长期的健康监测，系统得到的是关于结构在其运行环境中老化和退化所导致的完成预期功能变化的适时信息。
2 结构健康监测技术的应用现状结构健康监测系统最开始用于大型重要的桥梁结构，20世纪80年代中后期开始，各种规模的桥梁结构健康监测系统相继建立起来，用以验证设计假定、监视施工质量和服役安全状况。
近年来，随着经济和科技的发展，健康监测系统已在特种结构、超高层建筑结构、大跨空间钢结构、深基坑支护工程中得到广泛应用。
在大跨度建筑结构的应用方面，一些新建的大跨度体育场馆及公共建筑普遍采用了结构健康监测技术。
2002年深圳市民中心屋顶长486m、宽156的网架结构中搭建了国内较早的大跨度结构健康监测系统。
2008奥运会羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构、济南奥体中心场馆钢结构等都分别安装了全寿命健康监测系统。
3 健康监测的技术路线及实施方案3.1 健康监测的技术路线3.2 健康监测的内容及测点布置方案对房屋网架除定期进行常规的维护与保养外，还应对外部荷载作用和结构反应两大部分进行健康监测，以掌握结构在施工及建筑物整过使用过程中的工作状态，确保结构安全。
大跨度钢网架结构检测技术分析
大跨度钢网架结构检测技术分析发表时间：2016-04-22T16:27:17.137Z 来源：《工程建设标准化》2016年1月供稿作者：耿天军[导读] （太原铁路房建段）在对钢网架结构的技术特点以及其检测技术标准和技术规范进行阐述的基础上，分别从钢网架结构的材料检测、焊接球节点检测和杆件应力测试三个方面详细的探讨了大跨度钢网架结构的检测技术要点，形成了相对完善的大跨度钢网架结构检测技术体系，对提高钢网架结构检测技术的整体水平起到一定的参考作用。
（太原铁路房建段）【摘要】在对钢网架结构的技术特点以及其检测技术标准和技术规范进行阐述的基础上，分别从钢网架结构的材料检测、焊接球节点检测和杆件应力测试三个方面详细的探讨了大跨度钢网架结构的检测技术要点，形成了相对完善的大跨度钢网架结构检测技术体系，对提高钢网架结构检测技术的整体水平起到一定的参考作用。
【关键词】大跨度；钢网架结构；结构检测大跨度钢网架结构是一种空间杆结构体系，具有刚度大、受力分布合理、自重轻、制作安装简便等特点，在近些年来的大空间建筑结构中得到了广泛的应用。
尤其是在大跨度、大面积的公共建筑中得到了广泛应用。
为了保证结构的安全、确保大跨度钢结构的长期稳定服役，需要采取有效的质量检测技术，以提高钢网架结构的整体结构稳定性。
1、钢网架结构及其检测技术标准大跨度钢网架结构主要应用于会展中心、体育馆、车站、航站楼以及博物中心等大型工民建筑中。
随着现代建筑结构设计技术以及建造技术的持续发展，大跨度钢网架结构的整体跨度更大、型式也日趋复杂，结构件与构件之间的节点连接方式也日趋多样化。
检测技术是保证大跨度钢网架结构现场整体质量的一个有效途径，因此其在当前大型、复杂钢网架结构中得到了广泛的应用。
在进入二十一世纪之后，国家为保证钢网架结构的检测质量和整体水平，颁布了新的国家标准《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205．2001)、《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)[1]等相关检测技术规范和标准，基于验收与评价相分离、加强验收以及重视过程控制为基本原则，提高了质量检测工作在钢结构质量控制中的应用程度，为钢网架结构的检测提供了良好的机会，有效的促进了大跨度钢网架结构施工质量监控水平的提高。
大跨度钢结构全过程施工监测及分析研究
大跨度钢结构全过程施工监测及分析研究摘要：对于大跨度钢结构来说，因为其结构施工比较复杂，施工技术的繁琐，所以在施工时期出现的问题的概率同其他结构相比较低，基于此，本文论述了大跨度钢结构全过程施工监测的相关技术。
关键词：大跨度钢结构；全过程；施工监测引言钢结构厂房是在工业发展推动下，为了满足现代生产以及生活的需求，提高厂房结构的抗震性以及防噪音性能、环保性隔热保暖性能等各种性能特征，在工业厂房建筑中推广应用并迅速发展的一种结构形式，钢结构厂房在施工建设中不仅速度比较快、建筑形式灵活，具有较高的抗震与环保性能，并且在实际工业厂房施工建设中非常受欢迎。
尤其是近年来，随着我国建筑行业的不断发展进步，钢结构形式在建筑施工与工业厂房中的应用也越来越广泛，对于我国社会经济的发展增长以及人们生活水平的提高改善等，都有着积极的作用和意义。
1、大跨度复杂空间钢结构特点1.1、大跨度钢结构形式多样化和复杂化发展目前，我国的大跨度钢结构形式已经突破了传统单一形式，向着多样化、复杂化发展，出现了很多新的钢结构形式。
例如，2008年北京奥运会运动馆“鸟巢”在建设过程中，就使用了扭曲的空间桁架结构，比较复杂，而在羽毛球场馆的建设中使用大跨度的弦支弯顶结构。
1.2钢结构跨度、等级、厚度与空间结构复杂度保持一致随着我国国民经济的不断发展，对于建筑的功能需求也向着多样化发展。
目前大跨度复杂钢结构已经在我国得到了广泛的应用，跨度超过百米的建筑非常普遍，例如：我国的国家体育场——“鸟巢”钢结构跨度是296m。
大跨度复杂钢结构对于钢材的级别和强度都提出了更高的要求，使用高强度厚钢板进行施工，以保证施工质量，有的钢板厚厚度超过100mm，例如：Q420C、Q390C、Q46QE 等。
1.3、普遍使用预应力技术预应力技术是我国建筑行业的一项新技术，在我国工程施工中得到了广泛的应用，且出现了一系列新的结构形式，例如：索穹顶结构、张拉整体结构以及索膜结构等。
钢结构施工过程健康监测技术分析
结构 受
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大跨度钢结构网架健康监测的探讨
作者：蓝燕强
来源：《中国建筑金属结构·下半月》2013年第06期
摘要：介绍了大跨度钢结构网架健康监测的原理、过程及意义，阐述了国内结构健康监测技术的应用现状，详细说明了健康监测的技术路线及实施方案。
关键词：大跨度钢结构网架；健康监测；安全
中图分类号：TU399 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）06-0045-01
1 大跨度网架健康监测的意义
所有的结构，无论自然的还是人工的，在其存在期间都会累积损伤。
健康监测就是利用现场的、无损伤的监测方式实时获得结构内部信息，分析包括结构反应在内的各种结构系统特征，实时监控结构的整体行为，对结构的损伤位置和程度进行诊断，从而及时了解结构因损伤而造成的改变以及结构的工作状态。
健康监测的过程包括：通过一系列传感器得到系统定时取样的静力或动力响应测量值，从这些测量值中抽取对损伤敏感的特征因子，并对这些特征因子进行统计分析，从而获得结构当前的健康状况。
对于长期的健康监测，系统得到的是关于结构在其运行环境中老化和退化所导致的完成预期功能变化的适时信息。
2 结构健康监测技术的应用现状
结构健康监测系统最开始用于大型重要的桥梁结构，20世纪80年代中后期开始，各种规模的桥梁结构健康监测系统相继建立起来，用以验证设计假定、监视施工质量和服役安全状况。
近年来，随着经济和科技的发展，健康监测系统已在特种结构、超高层建筑结构、大跨空间钢结构、深基坑支护工程中得到广泛应用。
在大跨度建筑结构的应用方面，一些新建的大跨度体育场馆及公共建筑普遍采用了结构健康监测技术。
2002年深圳市民中心屋顶长486m、宽156的网架结构中搭建了国内较早的大跨度结构健康监测系统。
2008奥运会羽毛球馆新型预应力弦支穹顶结构、济南奥体中心场馆钢结构等都分别安装了全寿命健康监测系统。
3 健康监测的技术路线及实施方案
3.1 健康监测的技术路线
3.2 健康监测的内容及测点布置方案
对房屋网架除定期进行常规的维护与保养外，还应对外部荷载作用和结构反应两大部分进行健康监测，以掌握结构在施工及建筑物整过使用过程中的工作状态，确保结构安全。
健康监测包括对关键部位构件应力和变形、结构表面风压、结构振动及温度监测。
3.2.1 钢网架关键部位变形监测
结构变形是结构状态改变最灵敏与最精确的反映，因此对结构变形的监测能够更为准确地把握结构恒载内力状态的改变。
部分的结构损伤也将导致变形情况的异常，通过对变形的监测也可识别出这些损伤来。
因此，结构变形的监测对于修正结构有限元模型、确定内力状态并对结构损伤进行识别，均具有重要的意义。
3.2.2 钢网架关键部位应力、应变监测
在荷载作用，同时受到构件尺寸、材料性能、安装偏差、构件连接、焊接残余应力、温度变化和施工质量等复杂情况的影响，部分构件有可能会出现局部的应力集中现象，对关键部位应力、应变监测应该重点关注。
应力应变监测点选择边跨、中跨及特殊关键位置的网架杆件布置，每个关键位置选取2～3根杆件布置。
3.2.3 结构表面风压监测
大跨网架结构为典型风敏感类型结构，表面风压监测是监测的重点。
3.2.4 结构振动监测
大跨度钢网架结构阻尼较小且自振频率较低，结构与风发生耦合振动的概率较高；另外，由于自身内部动荷载，包括设备的振动，空调的振动以及房屋内人流物流引起的振动，这些振动的频率多集中于0～25Hz，与结构主频、外部风振的主频非常接近，为了保证结构安全，有必要对结构关键部位进行振动监测，并设置振动幅值上限，以预警结构安全及设备正常运转。
另外，风振及空调机房等振动可能会对装修结构（如玻璃幕墙、排水系统等）造成影响，引起局部松动或漏水，腐蚀钢结构，影响结构、人员安全，因此有必要对局部结构进行振动监测或定期检测。
3.2.5 温度监测
大跨度拱形钢网架结构投入使用后，室内设有空调、供暖系统，夏季与冬季时室内外的温差较大，为防止幕墙等装修结构因温度变化较大而发生较大变形或松动，可对结构内部适当位置设置温度监测点，时刻监测温度变化，控制室内外温差在一定范围内。
3.3 监测数据的采集及分析
采用相应的数据采集处理设备对结构健康监测传感器所获取的数据进行信息分析处理，同时对数据进行实时传递。
数据信息产生后以信号的方式存在，可以应用有线或无线系统将监测数据传递到数据分析中心。
获取结构监测数据后采用相应的方法对其进行分析，通过结构参数包括静力和动力的参数的反应来判定结构是否存在损伤以及结构的损伤情况。
3.4 安全评价与预警
根据监测的内容和布置以及对结构影响比较敏感的因素制定结构工作状态的安全评价标准，如风压值以及结构振动幅值范围，局部敏感部位的应力应变限值等。
根据不同的情况还可制定分类的不同的安全评价标准，并采取相应的措施。
通过对监测数据的分析，实时监测结构的工作状态，并对结构的安全状态做出判断，及时地进行预警和采取相应的措施，从而保证结构安全避免事故的发生。
参考文献
[1] 韩志伟.铁路客站大型复杂结构健康监测研究与思考[J].铁道经济研究，2011（6）.
[2] 瞿伟廉，等.风力作用下深圳市民中心屋顶网架结构的智能健康监测[J].建筑结构学报，2006（1）.
作者简介：蓝燕强（1981-），男，工程师，毕业院校：北京交通大学（2004年毕业），学习专业：土木工程。
（编辑：蒋东旭）。