超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施狀況驗收方法★

秦 海

(國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，北京 100013)

1 概述

超高層結(jié)構(gòu)具有規(guī)模大、體型復(fù)雜、施工周期長的特點，如何保證這類結(jié)構(gòu)在施工過程中受力均勻、應(yīng)力和變形都控制在彈性范圍內(nèi)、施工結(jié)束后實現(xiàn)設(shè)計位形以及竣工后工程的安全運行，越來越受到設(shè)計和施工人員的重視。在此工程背景下，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運而生，并成為土木工程學(xué)科發(fā)展的一個重要領(lǐng)域[1-4]。然而目前國內(nèi)外學(xué)者將主要關(guān)注點放在如何優(yōu)化結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)[5-9]，缺乏對結(jié)構(gòu)監(jiān)測現(xiàn)場實施狀況的評估方法，本文將以某在建的超高層(WHGC)為載體，建立超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施狀況驗收方法。

2 WHGC健康監(jiān)測系統(tǒng)總體概況

2.1 項目平臺

WHGC總建筑面積約7.1萬m2，地下5層，地上120層，建筑高度超過600 m，主塔樓從上至下開了3組風(fēng)槽，風(fēng)可以“穿堂而過”，減少大風(fēng)對大樓的危害。主塔樓結(jié)構(gòu)由外框12個巨型勁性柱、18個外框重力柱、帶剪力墻鋼骨的鋼筋混凝土核心筒、樓層鋼梁、10道環(huán)帶桁架、4道伸臂桁架、60 m高的塔和雨棚組成，主塔樓效果圖見圖1。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計

項目團隊研發(fā)的WHGC結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)(以下簡稱“系統(tǒng)”)采用分層管理模式，如圖2所示。采用9種共計486個傳感器和監(jiān)測設(shè)備對結(jié)構(gòu)全壽命周期內(nèi)的結(jié)構(gòu)靜力及動力響應(yīng)進行監(jiān)測，結(jié)構(gòu)監(jiān)測傳感器空間布置如圖3所示。

2.3 WHGC健康監(jiān)測現(xiàn)場實施難點

WHGC主塔樓結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施具有實施難度大、實施周期長、維護工作量大的特點。

2.3.1實施難度大

WHGC實施難度大主要表現(xiàn)在：1)施工現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，各專業(yè)交叉施工，可供監(jiān)測單位實施的空間較??；2)監(jiān)測項目眾多，所需要的智能傳感器數(shù)量大，且傳感器在結(jié)構(gòu)平立面較為分散，采集線路跨度大；3)監(jiān)測項目所采用的智能傳感器種類多，相應(yīng)的采集設(shè)備種類也較多，如何將這些不同的采集設(shè)備接入到監(jiān)測系統(tǒng)也是一個大問題。

2.3.2實施周期長

WHGC主塔樓施工周期為8年～9年，而監(jiān)測項目是隨結(jié)構(gòu)施工進度同步進行的。另外WHGC主塔樓結(jié)構(gòu)監(jiān)測不僅需要監(jiān)測結(jié)構(gòu)施工期間的狀態(tài)，對于交付后的使用狀態(tài)更為重視，因此，WHGC結(jié)構(gòu)監(jiān)測項目實施周期較長。

2.3.3維護工作量大

WHGC維護工作量主要表現(xiàn)在：1)智能傳感器分散布置，采集線路跨度較大，施工期間容易遭到現(xiàn)場施工破壞；2)監(jiān)測時間長，智能傳感器使用過程中質(zhì)量不達標，需要被替換。

2.4 建立驗收標準的必要性

目前國內(nèi)缺少可供推廣和執(zhí)行的超高層結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施驗收標準，這極大地弱化了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用。建立統(tǒng)一驗收標準的意義在于：1)確保現(xiàn)場實施質(zhì)量滿足設(shè)計要求，達到預(yù)期的監(jiān)測目的；2)展示結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)在保證工程結(jié)構(gòu)全壽命安全以及在役結(jié)構(gòu)養(yǎng)護、加固和維修中的強大功能；3)為結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的發(fā)展提供具體的指導(dǎo)。

3 超高層結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施狀況驗收標準

結(jié)合WHGC主塔樓監(jiān)測項目，本文提出了超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施狀況驗收標準。驗收標準則可以分為分部工程驗收、階段驗收、竣工驗收，下面對其進行詳細介紹。

3.1 分部工程驗收

監(jiān)測系統(tǒng)具備分部工程驗收條件后，可向監(jiān)理和業(yè)主提交書面申請進行分部工程驗收。分部工程驗收時，應(yīng)提交下列文件：1)安裝和質(zhì)量檢查記錄；2)隱蔽工程記錄；3) 硬件和材料的產(chǎn)品質(zhì)量合格證明。

3.2 階段驗收

系統(tǒng)具備階段工程驗收條件后，應(yīng)向監(jiān)理和業(yè)主申請階段工程驗收。階段工程驗收時，應(yīng)提交下列文件：1)分部驗收所提交資料；2)單項調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試試驗記錄；3)硬件清單；4)軟件清單。

3.3 竣工驗收

系統(tǒng)具備竣工驗收條件后，應(yīng)向監(jiān)理和業(yè)主申請竣工驗收。提交竣工驗收報告前應(yīng)完成下列事項：1)歷次檢查和監(jiān)理發(fā)現(xiàn)的問題已全部處理完畢；2)歸檔資料符合工程檔案資料管理的有關(guān)規(guī)定。

工程資料清單包括：1)竣工驗收申請報告；2)竣工圖；3)材料、硬件的質(zhì)量合格證明；4)施工記錄。包括必要的檢驗、試驗記錄；5)系統(tǒng)操作說明；6)系統(tǒng)硬件、軟件清單；7)系統(tǒng)內(nèi)部接線圖；8)系統(tǒng)審批資料。

4 結(jié)語

本文結(jié)合WHGC主塔樓結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測項目，提出了超高層結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測現(xiàn)場實施狀況驗收方法，驗收可以分為分部工程驗收、階段驗收、竣工驗收。通過該方法可以對超高層建筑結(jié)構(gòu)現(xiàn)場監(jiān)測狀況進行實時評估，確?，F(xiàn)場監(jiān)測工作有條不紊進行，達到預(yù)期目標，為超高層建筑全壽命周期安全保駕護航。