大跨度空间结构安全预警评估技术研究.pdfVIP

第十届全国现代结构r程学术研讨会 大跨度空间结构安全预警评估技术研究 罗尧治 苑佳谦 (浙江大学建筑工程学院．310058) 提要： 基于大跨度空间结构安全问题的重大意义，在对影响其安全的各类凼素特点进行充分分析的基础上，将层级分析 法引入到空间结构的安全预警评估中。根据空间结构的自身特点及所处环境的复杂性，以网架网壳体系为例确定 了适用于空间结构的预警评估指标体系；并结合模糊综合评判和模式识别理论，建立安全预警评估模型。初步开 发了适用于空间结构的预警系统。 关键词： 空间结构、预警评估、指标体系、层次分析法、模糊理论 一、引言 大跨度空间结构作为衡量一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志，被广泛应用于各种大型体育场 馆、会议展览中心、机场候机楼等重要地标性公共建筑中。随着我国社会、经济的迅猛发展，对关系到重 大公共安全的大跨度空间结构安全提出了更高的要求。2006年出台的《国家突发公共事件总体应急预案》 把保障公众健康和生命财产安全作为首要任务，以最大限度地减少突发公共事件及其造成的人员伤亡和危 害为目标，指明了进行大跨度空间结构安全预警研究的重要性和紧迫性。随着2008年北京奥运会和2010 年上海世博会的相继召开，全国各地兴起了体育场馆、展览馆、大剧院、机场等大跨度空间结构的建设热 潮，我国的基础建设正处于一个前所未有的高峰期。这更使得大跨度空间结构的安全成为公共安全预警领 域的重中之重。因此，深入分析健康监测资料以正确评价结构安全状态，从而实现有效预警已成为国内外 土木工程界的一项重要工作。 对于桥梁、大坝、海洋平台等国家大型设施的预警机制与安全性评估研究，在世界范围内开展得较早， 目前已形成了一套较为成熟的理论成果，并在大量工程实践中得到应用。而大跨度空间结构由于起步较晚， 安全预警评估技术才刚刚起步，其自身大跨度、大面积分布以及材料性质以钢材为主的建筑特征，明显区 别于桥梁、大坝、石油管道等线性分布的混凝土结构类为主的建筑，使得现有的预警机制与安全性评估技 术难以直接适用¨。。因此，借鉴成熟领域的研究成果，研究对空间结构适用的预警评估理论与技术，已成 为目前大跨度空间结构健康监测领域的当务之急。 二、空间结构预警评估问题的提出 预警的概念起源于军事领域，指人们通过对预警事件的发生发展规律的了解、描述，对该类事件进行 合理评价，分析其可能引发的危机及影响，并对其后效做出预测和警报，以便做出应急的准备和预案，从 而控制或利用该类事件tIJ。空间结构的预警评估是以大跨度空间结构失效破坏灾害为预警目标，以灾害控 制为目的，以健康监测技术为支持，在对灾变机理及故障规律深入研究的基础上，从自然、社会和经济等 方面，综合考虑各类监测项目监测结果的不同影响，在时间和空间上对结构安全状态做出评估，保证结构 的运营处于可靠、可控的状态：同时对可能发生的灾害事件做出及时报警，以便采取必要的消灾或避灾措 施保障公众安全，从逻辑过程上具体分为寻找警源、动态监测、识别警兆、分析警情、预报警度等。 工业建筑2010增刊 第十。届全【日现代结构工程学术研讨会 ，}臣圃ll础 段 +}餐 搬 臀 源In倚捉【q囊ll i测 分浙臀愦 心 !竺 藿圃H嘉 圉 [j 锊一l’№ 图l预警评估的一般逻辑过程 因此，预警评估是在健康监测的前提和基础上实现的，同时 是健康监测的提高和完善。根据健康监测的过程和监测数据的流 向，可将预警评估流程大致分为如图2所示的信息管理层、预警 分析层、辅助决策层组成的三层体