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1、1 8 1 施工监控的意义和目的 8 2 工程案例1 广州国际金融中心项 目施工监控技术 8 3 工程案例2 广州塔项目振动控制 监测技术 8 4 工程案例3 广州亚运馆项目施工 监控技术 第8章 超大型项目结构施工监控技术 8 1施工监控的意义和目的 8 1 1施工监控意义 超大型项目多为重点或地标工程 确保结构的施工安全 施工质量和施工进度是项目管理的重中之重 在施工阶段对该超 大型项目重要的结构参数进行全面监控 获取反映实际施工情况 的数据和技术信息 分析并调整施工中产生的误差 从而为后续 施工提供指导或建议 以使建成后的结构各类参数处于有效的控 制范围内 并保证结构能够最大限度地符合设
2、计理想状态 因此 对超大型项目实施施工监控具有重大意义 2 8 1施工监控的意义和目的 8 1 2施工监控的目的 超大型项目的结构工程在施工过程中以及运营阶段的内力 分布情况是否与设计相符合是施工方 投资方和设计方共同关注 的问题 最好的解决办法就是进行应力应变监测监控 结构位移是反映结构形态的主要参数之一 通过对施工过 程中结构关键测点的位移实时监控 并依据位移量的大小和变化 趋势 可有效判断屋盖结构的几何形状和结构施工过程中变形受 控 如平面位置 标高 层高及垂直度 是否满足设计要求 并 可综合反映实际结构的刚度 边界条件 连接节点性能等与理论 计算模型的相似程度 以满足施工完成后超大型项
3、目工程正常使 用的需要 3 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 8 2 1概述 广州国际金融中心项目采用斜交网格结构体系作为抗侧向荷载结 构体系 见图8 1 结构造型独特 由钢管混凝土柱组成的斜交网络外 框筒分为16个节 每个节27 m 钢管混凝土柱在每个节间为直线段 相邻节段的柱子节点层形成一个折点 并于节点层平面内产生向外的 推力 从而在楼层梁板中产生了拉力 斜交网格外框柱及多变核心筒 双层双向配筋楼盖体系工艺复杂 钢柱体形大 单件重 在空间斜 交倾斜转向 空间位形复杂 定位与校正难 核心筒的壁厚 结构形 式 平面形状及平面定位尺寸沿竖向均有较大变化 项目高度将达 432
4、 m 典型的高柔结构 其自振周期远高于普通建筑和一般的低矮 建筑 受到风力 日照 温差等多种动态作用的影响 核心筒顶部处 于偏摆运动状态 此外 广州地区位于我国南方 易受到强台风的正面袭击 由于 该工程在风荷载作用下的结构响应十分显著 因此对该结构在实际施 工过程中进行施工监控以及对该结构在实际使用过程中经受使用荷载 风载 偶然荷载后进行长期健康监测就很有必要 应用多种测控手 段对核心筒的结构空间定位与变形进行测控是该工程施工与健康监测 中的重点 4 5 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 8 2 2空间位置校核和变形监测 该项目核心筒与钢管混凝土外框筒结构安装精度要求高 工
5、 期紧张 如何确保各主要受力节点的空间几何位置与设计坐标的 偏差在限差范围内 将是主塔楼建设成功的关键 为此 我们严 格监测节点和杆件的空间位置 保证各构件的施工质量均能符合 设计要求 位移变形监测是一个重要内容 贯穿于结构施工安全监测 风振监测及结构健康监测三方面 可用于评价结构整体安全性 指导结构施工 构件的安装定位等 在该项目中我们采用结合全 站仪观测 垂线坐标仪及动态GPS卫星定位系统各自的特点完成 对结构的位移变形监测 6 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 1 水平位移监测 水平位移监测包括控制节点平面坐标校核 X轴 Y轴 和平 面相对位移监测 采用GPS 垂线坐
6、标仪和全站仪三种仪器相结 合来监测 控制层为1F 7F 13F 19F 25F 31F 37F 43F 49F 55F 61F 67F 73F 81F 89F 97F 顶层17个节点 楼层 以动态GPS位移测量系统作为总体控制 垂线坐标仪和全站 仪监测结果作为校核 监测布置在外筒的3个角点 并布设棱镜 监测17个节点楼层的水平位移 监测点位置见图8 2 7 8 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 1 GPS卫星定位测量系统 GPS卫星定位测量系统是当今最先进的无接触位移测量系统 在国内外已成功运用于多项大型结构的健康监测系统当中 GPS系统的基本原理是通过GPS接收器对卫星信
7、号的接收确定其 在全球经纬系统中的定位 再通过基站与被测点间的相对定位确 定被测点的3D位移变化 见图8 3 当每个节点楼层施工完毕后 进行一次监测 主体结构完成后每2个月进行一次监测 9 10 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 2 垂线坐标仪监测 激光垂线坐标仪是一种利用激光光源把垂线投影到CCD光敏 阵列 再通过图像处理确定垂线位置的精准3D位移自动监测仪 器 垂线坐标仪作为控制楼层的位移监测手段 同时为全站仪的 测量定位提供校准点 使用时在核心筒的三个对称点选定3个控 制点 3个垂直度控制点需要上下方向通视 为此在每个楼层板 上预留200 mm 200 mm的孔洞 垂
8、线坐标仪的工作原理见图8 4 在垂线坐标仪定位时采用激光准直仪提供垂直基准线 使垂 线坐标仪尽量安设在同一垂线上 见图8 5 当每个节点楼层施 工完毕后 进行一次监测 主体结构完成后 每2个月进行一次 监测 11 12 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 3 全站仪监测 GPS卫星定位测量系统和垂线坐标仪监测位移的监测方法都 受限制于仪器设备使用数量 因此只能用于控制点的动静态位移 监测 为此 在以上两种方法的基础上 我们还采用全站仪对外 立面及其他需要的位置进行人工变形测量及定位 13 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 2 标高监控 水准仪测量将严格按
9、工程测量规范 GB 50026 2007 的有关要求进行 高程控制网按要求与广州城市坐标系统联测 竖直位移监测包括控制节点竖直坐标校核 Z轴 和沉降观测 采用GPS 垂线坐标仪和全站仪三种仪器相结合来监测控制 1F 7F 13F 19F 25F 31F 37F 43F 49F 55F 61F 67F 73F 81F 89F 97F 顶层17个节点楼层的标高 监测 布置在外筒的3个角点 见图8 2 以动态GPS位移测量系统作为 总体控制 垂线坐标仪和水准仪监测结果作为校核 14 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 3 沉降观测 1 沉降观测点布置 在地下室施工过程中做沉降观测记
10、录 地面设二等水准基点 4个 沉降观测点一开始全部设置在地下室基础底板面 主楼观 测点数为21个 裙房观测点数为19个 共40个 为二等水准点 见图8 6 地下室沉降观测工作从基础施工完成后读零开始 每升高6层观测一次 结构封顶后每40 d观测一次 直至沉降稳 定为止 沉降稳定标准 平均每天沉降量小于或等于0 01 mm 2 沉降监测基准点设置 标高基准点位布置在基础沉降范围外 4个基准点形成闭合 水准导线 并定期地与城市导线点进行联测 定期对基准点进行 校核 当基准点发生变化时及时恢复 长期观测建筑沉降 标高 基准点的锚固长度锚入土内1 m 地面用护栏模板围护 见图8 7 15 16 8 2
11、工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 4 首层组合楼板下梁的挠度监测 对首层组合楼板下梁的挠度 采用在梁下部安装高精度百分 表或千分表的方法进行监测 见图8 8 具体监测构件数量为2根 梁 每根梁包括测支座沉降和变形的测点在内 测点为5点 从 梁跨度四等分点 包括支座处的两点 安装具有一定刚度的角钢 一直引至离地面高度200 mm处 在角钢底端与地面之间安装 百分表或千分表 百分表的安装在梁加载之前完成 并进行初始 读数 根据梁的受荷情况将监测分成若干个工况 在每个工况定 期观测百分表或千分表的读数 对梁的挠度进行监测 17 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 8
12、2 3重要构件及重点部位的应力应变监测 1 应力应变监测的方法 在钢管混凝土柱控制点的内外侧分别布置应变传感器 从测 量的应变可以计算出钢管混凝土柱的轴力和弯矩 实测应变要扣 除温度的影响 每一个振弦应变计都带有温度计 根据温度差可 以修正温度影响 18 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 2 应力应变测点布置 控制层设置在1F 7F 13F 19F 25F 31F 37F 43F 49F 55F 61F 67F 73F 81F 89F 97F 103F 每个控制 层内的外筒钢管混凝土柱共有4个振弦式应变计 每个控制截层 的内筒钢管柱有2个振弦应变计 73层转换桁架在角点的箱
13、形截 面两侧各布设1个粘贴式振弦应变计 粘贴式振弦应变计和埋入式振弦应变计的安装方法见图8 9和 图8 10 应变传感器采用基康Geokon 公司生产的振弦应变计 BGK4000 粘贴式 和BGK4200 埋入式 采用频率1 Hz 3 监测频率 钢柱每安装一个环监测一次 钢管每次混凝土浇筑完监测一 次 工程竣工后每月监测一次 19 20 21 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 8 2 4结构温度监测 1 温度监测的目的 该项目的外框筒钢结构在施工过程中受温度影响非常显著 温度的影响可以分为日照温差和季节温差 同时不同标高也有温 差 为保证施工质量 对外框筒和核心筒的温度进行
14、监测 通过 计算 对结构温度变形情况进行事先和实时分析 为施工的精确 定位和安装提供准确的数据信息 并保证结构施工的安全和顺利 进行 22 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 2 测点布置 在监测温度效应过程中 大气温度由气象站观测 此处的重 点是监测钢结构构件和混凝土构件本身的温度变化 振弦应变仪 中包含有温度传感器 但对粘贴在钢结构表面的振弦应变仪 所 测温度实际上是环境温度 因此需要另外布置温度传感器测量钢 结构表面的温度 钢管混凝土柱内及核心筒使用的是埋入式振弦 应变仪 所测温度认为是结构内部温度 因此不需要专门的温度 传感器 其测点位置见应力应变监测部分 温度传感器
15、使用国产 电阻式温度传感器JMT 36C 采用频率1Hz 在施工期间选择有代表性的天气进行24 h连续观测 如每个 季节选择一个晴天 多云天和阴雨天 每两个星期观测1d 23 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 8 2 5风场监测 1 监测目的 施工阶段风荷载的监测不仅可以对施工过程提供监督和指导 也为结构竣工后的健康监测提供依据 通过对风与结构响应的 相关性分析 可以判断已经完成施工的部分结构在风荷载作用下 的响应是否在预期范围内 对后续施工给出指导 且该项目施工 周期长 通过风场监测可以归纳出该项目附近短期和长期的风场 规律 以验证该项目的抗风设计 24 8 2工程案例1
16、 广州国际金融中心 项目施工监控技术 2 测点布置和布线 施工监测中风向 风速等风场监测采用双向螺旋风速仪 监 测范围包括最大风速 方向 发生时刻及持续时间 采用两个风 速仪 分别安装在塔吊的不同标高处并随塔吊一起升高 由于风 速仪输出数字信号 直接连接数传电台就可以将数字信号以无线 方式传输到控制中心 为了减少对施工的影响 每台风速仪配置 一个数传电台 数传电台放置在风速仪旁边 采用美国 RMYOUNG公司生产的05103L双向螺旋风速仪 采用频率10 Hz 输出4 20 mA的电流信号 25 8 2工程案例1 广州国际金融中心 项目施工监控技术 8 2 6风振监测 该项目加速度传感器测点沿高度布置在89F 97F 103F 的3 个楼层位置 每层设置两个监测点 按每两个月测一次频率 测 定建筑物在振动时的加速度 通过加速度积分求解该项目塔顶部 位移值 将一台GPS接收机安置在距该项目一段距离且相对稳定的基 准站上 另一台GPS接收机安置在该项目的塔顶 接收机周围 5 以上应无建筑物遮挡或反射物 每台接收机同时接收6颗以 上卫星的信号 数据采集频率不低于10 Hz 两台接收机同步记
