国家体育场鸟巢结构安全监控方案.pdf免费

第十届全国现代结构工程学术研讨会 国家体育场鸟巢结构安全监控方案 罗尧治沈雁彬童若飞程华强王洽亲梁宸宇苑佳谦 (浙江大学建筑工程学院，杭州310057) 提要： 本文阐述了国家体育场建筑的实时远程安全监控技术及方案，主要监测参数包括。构件应力应变、温度、雪荷载、 结构振动、风速风向、风压、结构挠度等。监测采用无线传感监测设备及多跳无线组网方式，布置测点总数700 余个。采用数据分析挖掘与处理技术，自主开发基于网络的远程监控系统平台。 关键词： 国家体育场、健康监测、无线传感、远程监控 一、引言 国家体育场属于重要的大型公用建筑，结构体系新颖、跨度大、受力复杂，大量采用新技术、新材料 和新工艺，在很多方面超出了国内乃至国际现行建筑结构相关规范的范畴，在设计、施工上具有很大创新 性和挑战性，体现了科技奥运的理念。同时，国家体育场重视观众与运动员的舒适性设计、重视室内微环 境的设计、重视观众席的观看效果设计、重视室内音响效果，体现了人文奥运的理念。为了在国家体育场 的整个生命周期贯彻科技与人文理念，延续国家体育场的创新思想，迎接结构使用维护阶段可能出现的崭 新挑战，提高建筑的舒适度与安全性，需要对国家体育场进行使用阶段的长期而全面的监测。 监测的主要内容与目的包括：对国家体育场的受力、变形、振动以及现场气候环境进行长期实时监测， 综合利用多项结构性能指标，对结构的安全性与功能性进行实时的评价与预警；对荷载的长期效益以及结 构的老化、病变进行定期的综合性诊断；建立结构的健康档案，为建筑的日常运行与维护提供可靠依据； 通过形象生动的展现方式实时再现结构的当前受力状态，向观众与大众提供相关的科普知识。 二、监控点布置 (一)测点布置优化分析 对结构进行测点布置优化分析，分析分为两部分。 首先对结构进行静动力简化分析。根据静力计算结果，分析确定结构主受力构件位置，位移较大部位： 根据动力计算结果，分析结构振动敏感位置。最后根据上述静动力计算结果，确定可选测点布置范围。然 后，综合考虑工程预算及数据包络性，根据能量准则，采用遗传算法作优化分析，确定既定数目传感器的 最终布设方案。如图l所示。 基金项目：国家科技部863项目(编号：2007AA042441)，国家支撑计划(2006BAJ03A02-02) 工业建筑20lO增刊 第十届全国现代结构1：程学术研讨会 图1传感器优化布置分析 监测主要针对体育场主体钢结构、体育场环境、观众看台三大部分进行，其中以鸟巢主体钢结构为监 测重点。监测参数主要包括应力应变、温度、风速风向、雪载、振动加速度、位移等。经测点优化分析后， 主要布置概况如表l所示。 表1测点布置表 序号 测试内容 测试部位 测试方法 数量 标记 ’口 应力应变 无线应力应变传感器 288 一 檐口挠度 无线位移传感器 16 谚 鸟巢钢结构 振动 无线加速度传感器 32 令 (二)体育场主体钢结构的测点布置 鸟巢主体钢结构由24榀主桁架及主桁架间的连接次桁架构成，主桁架为结构主受力构件，也是应力应 变监测的主要对象。根据主桁架受力特点，挑选其中6榀分别对其柱脚、拐角、1／4跨、跨中4处位置进 行重点监测，如图