建筑物（钢结构改造）在线监测系统方案

随着世界经济和我国城市化、工业化进程的飞速发展，国家基础设施、城市建设也在日新月异、突飞猛进，高楼大厦、高铁、地铁、高速公路等等，如雨后春笋般拔地而起，因受各种因素的影响，运营期的建筑、桥梁、轨道都会产生一定的变形，这种形变在一定范围内是被允许的，但如果超过一定界限，其安全问题需要引起重视，故需要对其进行在线监测。

案列：某市高层建筑钢构改造在线保护监测

1、项目概述

某市高层建筑主体改造项目为大楼楼顶钢结构工程，在钢结构改造期间，必然对大楼主体结构受力产生影响，将导致大楼结构的变形。通过监测及时准确地分析评估钢结构施工中对主体大楼结构的影响，根据结果及时采取施工措施和调整施工参数，对钢结构施工进行指导，确保施工安全。

倾斜监测

主要目的是测定主体结构与钢结构屋架的倾斜量，以了解建筑物不同施工阶段的稳定程度。为设计和施工部门提供参考数据，以便及时采取纠偏措施，达到安全施工、杜绝隐患的目的。

倾斜监测子项目拟在塔楼及生态空间钢结构屋架的关键位置设置精密倾角计，每个倾角传感器可监测单向或双向倾角。传感器布设按固定长度布设，通过角度换算出水平偏位，每个测点按照设定的时间间隔（建议在温度稳定时段），自动采集数据。  

温湿度监测

结构施工过程中，环境温度的大小及日照温差会影响到结构体系的线形及内力分布；并且结构的温度变形还影响到施工中构件的架设精度及测量精度。对日照温差影响较大的情况，要求测量在清晨日出前进行，即使如此也不能完全消除温度分布不均匀的影响；另外，大楼施工为跨季节施工，体系温度改变也较大，因此建立温度监测体系对于修正温度给施工带来的误差也是必要的。在施工中针对不同季节的特征天气状况（晴天、阴天、雨天），选择代表性的时段进行构件温度场及桥址环境温度场的连续观测，以掌握该条件下的钢结构及其它构件的温度分布规律，模拟各构件的特征数值温度场，为施工监控计算中的温度修正计算提供科学的特征数据。此外，获取到大楼所处环境的温度和湿度数据将用于修正应变、振动特性监测数据。

风速风向监测

获取大楼所处风环境，这部分数据将用于结构风致振动分析和结构损伤识别。

风压监测

本次维修加固项目主要以钢屋架结构为主，用于玻璃幕墙风压监测。

表面式应变计

应变监测的目的是监测结构关键部位的应力是否超过容许值，由此判断被监测部位的工作状态和应力幅，为结构安全形和耐久性评估提供依据。

应变检测部位的选择主要考虑结构在设计荷载作用下的应力值。监测部位杆件的选择主要依据结构在构件依次拆除与安装施工过程中应力较大的杆件部位，同时要考虑结构的整体效应，对与本项目的拆除维修加固工程

加速度传感器

每个结构都有自己的动力特性，也称为自振特性。结构自振特性检测包括结构的固有频率、振型、阻尼比等参数。了解结构的动力特性是进行结构抗震设计和结构损伤检测的重要步骤。任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统，结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种改变可视为结构破损发生的标志。这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提出修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。其最大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。

本办公楼结构动力特性监测包括：结构自振特性监测和结构动力响应监测。通过结构自振特性监测，能够实时了解其系统频响函数和模态参数，准确判断结构的安全状况。而进行结构动力响应监测的目的则是实时监测结构在风荷载、地震动作用下的动力响应，通过与理论分析结果对比，可以判断结构在不同施工阶段的安全状态，并及时预警。

2、监测控制指标     

监测报警值可根据工程施工的特点及设施的状况，对以上所列指标进行调整。

第三方监测的实际变形值达到设计控制指标的60%时，应向申请人、施工单位、设计单位的总工办、运营管理部门发出预警；当达到设计控制指标的80%时，须发出报警。

3、监测管理平台数据

倾斜监测数据

4、监测工程现场

在“智慧”与“安全”成为行业共识的趋势下，在线监测与大数据应用已成为保障工程安全的有效途径。