復(fù)雜高層建筑風(fēng)特性及關(guān)鍵子結(jié)構(gòu)性態(tài)監(jiān)測.pdf

1、復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)將承擔(dān)各種災(zāi)變荷載的作用，包括地震、陣風(fēng)、非荷載作用以及施工階段荷載等等。復(fù)雜高層建筑大多形態(tài)新穎，結(jié)構(gòu)體系不規(guī)則，往往會導(dǎo)致較為復(fù)雜的水平和豎向荷載傳遞路徑。在復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計過程中，一方面常規(guī)的設(shè)計方法和設(shè)計過程通常無法充分反映結(jié)構(gòu)的真實性態(tài)。對于極端災(zāi)變荷載作用的情況，如強(qiáng)震、臺風(fēng)和爆炸，由于荷載作用的不確定性以及結(jié)構(gòu)損傷的高度非線性，設(shè)計階段很難對結(jié)構(gòu)響應(yīng)和結(jié)構(gòu)性態(tài)作出準(zhǔn)確預(yù)測。另一方面，工程

2、應(yīng)用的迫切性常常導(dǎo)致過于保守的工程設(shè)計，造成建設(shè)資源的浪費。為實現(xiàn)高效而合理的工程設(shè)計，保障結(jié)構(gòu)的安全性、適用性與耐久性，許多規(guī)劃中和已建成使用的大型復(fù)雜高層建筑急需采取有效的手段對結(jié)構(gòu)的施工、使用各階段進(jìn)行監(jiān)測，以了解實際結(jié)構(gòu)性態(tài)，評定其安全狀況。本文以六塔連體高層建筑杭州市民中心為工程背景，研究復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)的性態(tài)監(jiān)測方法。 第一和第二章，全面論述了復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)性態(tài)監(jiān)測的理論，并結(jié)合杭州市民中心工程重點闡述了監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

3、原理和監(jiān)測系統(tǒng)的組成。結(jié)合背景工程的特點設(shè)計了兩個監(jiān)測子系統(tǒng)，即R1連廊的應(yīng)變和溫度監(jiān)測子系統(tǒng)和場地風(fēng)特性監(jiān)測子系統(tǒng)。綜合考慮監(jiān)測內(nèi)容，連廊吊裝過程的施工特點，以及經(jīng)濟(jì)因素，在R1連廊監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中采用有線的組網(wǎng)結(jié)合基于互聯(lián)網(wǎng)的無線傳輸方式。結(jié)合有限元分析，對傳感器優(yōu)化布置進(jìn)行了研究。傳感器布置主要考慮施工階段和長期監(jiān)測的要求、構(gòu)件的靈敏度、結(jié)構(gòu)平面布置和溫度荷載的特點。在遠(yuǎn)程傳輸模塊的設(shè)計中，考慮了能源優(yōu)化設(shè)計，充分利用監(jiān)測系統(tǒng)有限的

4、能源供給。為實現(xiàn)優(yōu)化的數(shù)據(jù)信息量和傳輸速率，對監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析進(jìn)行了系統(tǒng)研究。上述研究為進(jìn)一步的監(jiān)測研究提供了重要的基礎(chǔ)。 第三章，利用R1連廊監(jiān)測系統(tǒng)對杭州市民中心的關(guān)鍵子結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)高空連廊進(jìn)行了吊裝全過程靜力監(jiān)測。提出了基于應(yīng)變和溫度信息相關(guān)性的吊裝過程穩(wěn)定性判別方法。該方法的有效性在連廊吊裝過程中得到了驗證。為解決工程監(jiān)測過程中常常發(fā)生的監(jiān)測數(shù)據(jù)的缺失和不穩(wěn)定的情況，提出了利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測的方法。該方法以相關(guān)性分

5、析為基礎(chǔ)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)恢復(fù)。目前已有的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)恢復(fù)研究大多應(yīng)用于數(shù)值模擬和模型試驗。本論文首次在實際大型工程應(yīng)用該方法，并通過對比分析表明了該方法的有效性。 第四章，利用場地風(fēng)特性監(jiān)測子系統(tǒng)的風(fēng)速監(jiān)測數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)風(fēng)特性進(jìn)行了研究。首先對結(jié)構(gòu)風(fēng)特性進(jìn)行了詳細(xì)闡述，然后對實測風(fēng)的數(shù)據(jù)預(yù)處理、平均風(fēng)速和風(fēng)向、湍流強(qiáng)度、陣風(fēng)因子和湍流積分尺度進(jìn)行了分析和討論。對實測風(fēng)速數(shù)據(jù)的脈動風(fēng)速功率譜進(jìn)行了詳細(xì)分析，以充分了解工