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摘要:在经济全球化的潮流推动下,奥运会在我国成功举办。而在此工程施工建设流程中所衍生的复杂结构也得到了周期视域内的普遍化应用。复杂结构涵摄的内容相当广阔,其特征表现为长周期、宏规模、杂流程、乱传力等等,这些构成了施工期间动态结构的不确定性因素。进而导致工程结构出现安全隐患以及终端配置未决等梗阻。工程监测主要针对在执行设计期间观察结构的操作状态,以达到控制结构性能的安全保障效果。另外,也是对结构的位形进行校验的一项重要操作环节。所以,工程监测是复杂结构项目中不可或缺的核心技术。本文拟以渡江战役纪念馆的工程建设为索引,对复杂结构的工程监测进行深入剖析。通过对建筑物的建构部分,如混凝土梁应力值、构筑物整体沉降值为检测对象,比对分析数值的内涵及意义,希冀能为未来工程建设领域施监测的发展提供参考价值。
关键词:复杂结构;施工过程;监测分析
据数据统计显示,我国的一半以上坍塌类型事故发生于结构建设期间。针对事故原因进行归纳不难发现,工程质量只是一个次级因素,主要因素是工程设计中欠缺了结构本身的考量。而且受力方面也是需要在施工前的应急设计方案中加以权衡的。这些问题的分析相当复杂,这与工程结构的规模、施工期限等客观情况分不开。施工过程中物理意义上的力学分析和机械运动也要经历一段转变历程。同时,要考虑到施工前后预期和成果之间的反差。尤其是施工成型后材料和结构在强度和性能方面的变化。要以这些坍塌事故为警醒,时刻关注该领域内的新动态和风向。
1施工监测概述
工程监测是为了对施工的每一阶段的运行进行适当的调整,确保其流程的安全性和位形的准确性。在监测期间要不断反馈信息,以保证监测中工程结构的应力状态和动态变化。检测目标其实就是对工程施工的一种校正。在此期间,需要考虑监测的主体、客体、方式、手段、结果的可靠性及过程的合理性等要素。
1.1施工监测
施工监测,顾名思义是指对施工过程进行监督。但随着技术的更迭,其内涵得到了延展。从原来浮于表面的形式性监督扩及到实时跟踪施工的全部流程。这就需要一个有力且全面的监测系统作为支持。对复杂结构的监控核心内容是监测其位置的变化和预测值的更换。
1.2监测内容
监测的属性就在于已知监视内容,根据监测到的内容可以评估施工过程的安全性和施工位形的准确性。对于常规结构的研究已经很完备了,其丰富的理论积淀足够支撑现代监测事业的发展。并且常规结构所提供的设计方案富有经验性,能够得到业界的广泛认同。因此,现有施工结构监测散布于结构形位。例如,建筑水平移动监测、建筑物倾斜度监测、建筑物裂痕监测和建筑物偏差监测。
1.3施工监测的系统和步骤
常规结构的监测配置主要利用水平控制网络和垂直控制网络交叠的创建,以此将结构的形位确定到某一焦点,对复杂结构进行变形控制。监测流程具体应遵循《建筑物变形测量规程》中的规定进行安排。以此为基础,施工监控系统在配置过程中才能有效发挥督促作用。该规定也包含了水平与垂直的网络交互模型的应用,以这样的方式来确定复杂结构的位形,其准确性能大幅提高。
2复杂结构结构监测技术的发展
“复杂结构”这个词流行于近些年有关土木工程专业的核心期刊与文献中。对于复杂结构并没有一个统一的定义,有些学者认为,复杂结构的含义十分广博。包括了错层架构、连体架构、悬挑架构、转换层次、增强层级等等之类。其中也记载了建筑形式的不规则性,具体指向水平不规则和垂直不规则。不规则类型的建筑结构主要体现为结构的扭曲、位形的局部不连续。工程结构的不规则类型是建筑垂直面强度和横截面传运力度这两项要素的割裂,以及后续两者交汇点位形的突变。这些定义和解释在复杂结构的实践操作中也有出入。根据科研成果,并结合现行标准来看,复杂结构大致可划分为:一、高层结构。如转换层结构、交错层结构、倾斜角结构、悬挑型结构、连体式结构;二、跨度结构。如体育场、展览馆、航空港、仓库室,该类设计的显著特征时跨度范围广,这也就决定了建筑结构在受力和传导力方面会受限;三、地下结构。如地下通道、地铁隧道等。这类结构的设计障碍不仅仅是之前提到的,还有许多突发性的无法预测的不可抗力的干扰。一般而言,复杂结构的困难并不是单一因素导致的,而是多重原因交织在一起共同作用所形成的。上世纪后期,在一次桥梁工程中,日本的工程专家首次推广了工程检测这一技术。在这一阶段,对相关参数(例如拉伸和下垂)进行监测分析,然后反馈到施工现场加以改进,工程的质量和效率提升显著。目前,像美、德、日这样的发达国家已经将监测技术应用于其国内工程建设项目中。更有甚者将其发展到外太空领域。一系列的理论和实践的研究成果表明,无论国内外,对于工程施工中的监测技术的发展已经成为大势所趋。
3工程监测概况
3.1纪念馆概况
某纪念馆就像一艘巨大的风浪战舰。墙体结构以剪刀型为主,整体呈倾斜状。这一建筑结构设计独特巧妙,耐人寻味。因此,建筑结构只有不断地经过复杂的机械变形,才会逐渐发展和完善。
3.2纪念馆工程监测概况
3.2.1工程监测内容。
纪念馆的主体结构与悬臂结构倾角较大,主体结构与屋顶之间的倾角为17°,悬臂部分与底板之间的倾角为49°。D、E两轴之间的横梁间距为34.7m。而悬挑的悬臂为39.665m长、34.74m高,充分利用了臂架高度。该纪念馆在施工过程中涉及到了三类关于复杂结构的监测面向。工程监测人员必须监督装载和施工的重要部分,在建设过程中对纪念馆的监测如表所示。监控内容有:吊臂框架配电的主要部件、主体结构可承受的强度、垂直梁的前后位形、高支撑框架中间层的传递、建筑物的一般锚固位置、吊杆结构挡土墙的高支架锚固和水平位移距离。
3.2.2技术监测设备。
数据采集系统既有振弦式频率计量器,也有选点箱。根据监测要求,同时使用的监测设备列于表1和表2中。
表1应力所需项目监测表
表2工程监测仪器
3.2.3监控技术频率。
在纪念馆项目中选择的传感器由计算机自动检测。在混凝土浇筑之前和之后的2小时进行数据收集、整理,检测频率为每0.5小时一次。为了确保结构的安全性和结果的可靠性,每10分钟为数据收集的时间间隔,每天两次为数据收集的频度,整组实验持续7天。纪念馆的全面监视从二楼伊始,每7-10天进行一次观察。
3.3渡江战役纪念馆结构监测分析
渡江纪念馆工程的建设期很长,在周期监测过中收集到了大量数据和信息。根据监测结果,对数据及信息统合后得出了一些结论。将实证数据套用在理论计算相程式中,二者之间互验证以确保结构的稳定性。不仅有主框架的钢梁内核和钢筋外部的载荷,还有屋顶和悬臂结构的倾斜角度形成的载荷,都是重力分析的要点。具体的应力数据有一定的变化规律,可选择几组数据进行分析。
图35m型钢梁北部应力计与钢筋计数据值
3.3.1监测建筑物的总沉降量。
根据文献描述,再结合纪念馆当时施工实际情况的记录,建筑物的整个沉降监测需要安排三个监测点,分别为:平整点、工作点和固定监测点。2009年11月26日至12月26日,该建筑的整体结构有微小的上升趋势。上升位置为C6,高度大约6.8mm。之后,建筑物高度渐趋式微。将近1月底的时候数值下降才变得清晰。此时,项目的主要部分已经完工。在3月底,建筑又开始了缓慢的沉降。4月底,悬臂结构的上升使得沉降活动频繁。到5月底,建筑物的整体锚固稳定,数值不再变化,顶部负荷渐趋稳定。上述监测数据的动态变化过程与文献记载的相符。建筑物基础的最大沉降量为200毫米(Hg<100米),累积应达到最大允许数值的70%左右。
3.3.2监测主楼倾斜顶梁的混凝土应力和构件。
通过对钢筋计和应力计两项的受力对比不难发现,图中显示的35米钢梁北部设置的数据显示,无论时间如何变化,两项测值的总体走势大致相同。这种趋势表明监测数据的结果是值得信赖的,并且钢筋混凝土作为建筑材料,不仅具有稳定性的特质,而且对于位形的固定具有很好的保证功效。这样的结果也符合监测的基本要求。
4结语
随着经济全球化已遍及到世界的各个角落,我国乘着这一大好形势加速发展国内经济建设,人民对于美好生活的需求在这一过程中也相应改观。建筑结构与人类生活息息相关,其发展规模也逐年扩张。本篇论文以渡江纪念馆为映射,旨在通过研析复杂建筑结构的设计风格及物理原理的基础之上,为未来建筑施工领域的发展提供一些微不足道的建议。希望通过本文的分析,在施工过程中,能够注意不同建筑结构之间权重的配置以及力量对比的分析。并且要注意在施工前后,结构会因各种因素发生变化,位形的变化就是一个典型示例。同时,建筑工程的强度与施工过程的负荷对于复杂结构而言,也会产生位移效应,这对大型施工阶段结构负荷的复杂性和不确定性产生重大影响。因此,有必要在施工过程中对施工过程加以监测。以渡江战役纪念馆为例,其工程监测中预先制定了合理的督控计划,并具体设计了构筑物的上下位移变化图、结构主要部分的倾斜度示意图以及受力变化均匀分布数值表,除此之外,它还考虑了高架构支撑、混凝土梁等方面监测会出现的问题,并将相关问题录入信息库中,不断完善监测系统。这样的预案是我们今后在复杂结构的建设过程中值得借鉴的,尤其是关于监测部分的应用。良好的利用监测技术也同时增进了我国工程建设的经济价值和社会价值。
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