CN101469967A - 建筑结构改造信息化监测预警方法 - Google Patents

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CN101469967A CNA2007101734110A CN200710173411A CN101469967A CN 101469967 A CN101469967 A CN 101469967A CN A2007101734110 A CNA2007101734110 A CN A2007101734110A CN 200710173411 A CN200710173411 A CN 200710173411A CN 101469967 A CN101469967 A CN 101469967A
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王辉平
侯建设
徐欣
曹珏
葛倩华
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Shanghai Construction Decoration Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明涉及建筑架构改造信息化监测预警方法。建筑结构改造信息化监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用有限元软件建立原结构和改造后的结构的有限元模型，通过线弹性分析，绘制结构主次梁位移等值线图；2)在混凝土梁的下端和上部叠合钢梁的翼缘安装振弦式应变计，将所述振弦式应变计与弦式应变数据采集仪连接；3)对混凝土梁的应力变化情况进行实时监测，得到监测数据；4)将监测数据与结构主次梁位移等值线图自动对比，如果累积增量达到设定值，自动提出报警。

Description

建筑结构改造信息化监测预警方法
技术领域
本发明涉及建筑架构改造信息化监测预警方法。
背景技术
在对旧建筑改造时，对结构改造措施的有效性、安全性的预警一直是本行业的难题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种建筑结构改造信息化监测预警方法。
建筑结构改造信息化监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用有限元软件建立原结构和改造后的结构的有限元模型，通过线弹性分析，绘制结构主次梁位移等值线图；
2)按主应力方向安装振弦式应变计，将所述振弦式应变计与弦式应变数据采集仪连接；
3)对混凝土梁的应力变化情况进行实时监测，得到监测数据；
4)将监测数据与结构主次梁位移等值线图自动对比，如果累积增量达到设定值，自动提出报警。
本发明所述的方法实现了建筑结构改造中的监测预警，为建筑结构改造的安全和质量提供了保障。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为原结构梁的结构示意图；
图2为改造后梁的结构示意图；
图3为本发明监测系统的结构示意图；
图4为本发明所述应变测点布置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
下面以世博建设大厦结构改造为例，详细说明本发明。
世博建设大厦是上海浦东世博园区一幢由12层工业厂房改造、装修而成的办公建筑。改造中为了扩展四层报告厅的室内空间，需要连续拆除三根Φ700高4000的混凝土受力柱1(参看图1、图2)，拆除受力柱后主梁上设置钢梁2。
为了策划合理布置挠度变形测量点位及应力测试点位的方案，利用有限元软件(MIDAS/Gen)建立了原结构和改造加固后结构的有限元模型，分析结构施工前后相应构件变形及应力的变化情况，找出构件受力薄弱监控点，布置测量测试点进行结构安全跟踪。
根据原结构设计图纸和改造加固后的结构有限元，建立了尺寸1：1的计算模型，利用结构计算分析有限元软件MIDAS系列软件中GEN完成梁和板两种性质单元的各项计算。
结果数据是在结构自重作用效果下考虑；活荷载(200kg/m2)只用于今后结构使用过程中，结构主次梁挠度变形预测中采纳。
通过线弹性分析，可得出结构在改造加固后构件内力的变化情况，绘制出结构主次梁移位等值线图。
选用设备抗干扰能力强、稳定性好、感应精确度高、同步监测预警信息分级明确的振弦式应变计和弦式应变数据采集仪。
振弦式应变计按主应力方向布置，采用安特固(3吨型)速干环氧胶粘结在混凝土梁的下端和上部叠合钢梁的翼缘等相应位置。
数据采集仪具有同时测量多个通道的功能，而且能够根据需要设定采集频率，并可存储数据。数据采集仪的通用接口，能够与电脑相连，将数据转移到电脑内以便进一步处理(参看图3)。
根据内力模型结构主次梁位移等值线图，判断发生的变化主要是原有主次梁在柱子处的负弯矩区变成正弯矩区是产生最大位移的区域，需要加强关注的重要部位。本次的原位试验目标是监测和测量柱子割除前后相应梁的挠度变化，和附近关键部位的应力变化。所以，以拆除三根柱子前后的变形和梁板的竖向挠度为控制量，应力变化以梁的弯矩反向变化区为重点控制区域。应变测点布置如图4所示。
在切割柱子过程中，对混凝土梁的应力变化情况进行实时监测，监测数据与结构主次梁位移等值线图自动对比，如果累积增量达到5Mpa，将自动提出报警，停止现场施工作业，按预定应急方案采取有效措施保证结构的安全性。
原位测量测试及结果数据
测试数据的分析：
梁应力变化值(单位：Mpa)
 
点位 I IV V VI 钢梁
微应变 -32.46 42.84 56.73 -70.45 75.22
应力 -1.05 1.39 1.84 -2.29 15.49
 
(Mpa)
注意：测点II、III由于施工过程中的保护问题，数据漂移较大，超出误差范围导致记录错误数据，故在数据分析过程中舍弃。
水准仪变形测量数据
测量后视基准点布置在靠近窗户的剪力墙之上，并做好相应的标记。混凝土梁上挠度变形点做好明显标记，用红色喷漆进行涂刷，喷射“测量点”字样标记。
在每一个测回过程中，水准仪摆放位置应该尽量固定，减少多次后视点读数引起的误差。水准仪读数时，严格按照“双读数”原则，即一次读数结束后，把水准仪旋转360度，进行二次读数。同时，测量读数过程中，应多次通过读后视点标高的方式，保证同一测回水准仪的标高保持不变。
变形数据测量成果表(单位：mm)：
Figure A200710173411D00061
Figure A200710173411D00071
结果数据分析结论
通过上述表格数据可以知道，钢梁应力增加15.49Mpa，并且为拉应力；混凝土梁测点VI应力变化最大，增加-2.29Mpa。其他测点应力增加值均在1.05Mpa～1.84Mpa之间。均在允许的设计强度范围内；且应力增长趋势与理论分析完全相符合，可以作为改造加固评估的实测数据依据。
立柱割除前后水平仪测试的结果，梁上测点发生最大挠度位移1.9mm，位于测点C1上。最小挠度位移发生在B1点上，量值为0.5mm。改造加固后的结构最大竖向位置变形为1.918mm，变形符合设计要求的安全值。
结构受力体系发生了变化，由平面体系转变成空间体系；
无论是原结构还是改造加固后的结构，主次梁弯矩均出现在其和立柱及剪力墙的固定连接位置；
根据计算分析，改造加固区最大竖向变形报警值为4mm，混凝土梁应力累积增量报警值为5Mpa，故监测数据小于报警值。
质量评估：达到了改造加固、增大室内视觉空间的要求，同时结构处于安全的使用状态。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (1)

1、建筑结构改造信息化监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)利用有限元软件建立原结构和改造后的结构的有限元模型，通过线弹性分析，绘制结构主次梁位移等值线图；
2)按主应力方向安装振弦式应变计，将所述振弦式应变计与弦式应变数据采集仪连接；
3)对混凝土梁的应力变化情况进行实时监测，得到监测数据；
4)将监测数据与结构主次梁位移等值线图自动对比，如果累积增量达到设定值，自动提出报警。
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