SHM: Интегрированная система мониторинга
Здание Финансового центра Пинань (PAFC), общая высота которого составляет 600 м, является четвертым по высоте зданием в мире. Интегрированная система мониторинга состояния конструкции (SHM), включающая в себя 553 датчика и разработанная по методу модульного проектирования, была установлена в здание PAFC с целью слежения за поведением здания в процессе эксплуатации, а также анализа последствий внешних воздействий как на этапе строительства, так и в период эксплуатации. В начале данной работы содержится краткое описание архитектуры системы SHM, а затем приводится подробное описание ее семи подсистем с указанием компонентов, функций и взаимосвязи между всеми подсистемами, взятыми по отдельности. Модульное решение SHM гарантирует предельную эффективность работы этой комплексной системы мониторинга. Также система предусматривает возможность расширения, что позволяет легко устанавливать и дополнять подсистемы в соответствии с новыми нуждами, связанными с мониторингом. Вторая часть работы посвящена исследованиям системы SHM, установленной в здании PAFC, и содержит выборочные результаты этих исследований, включая данные мониторинга вертикальных деформаций различных компонентов конструкции, верификацию эффективности работы активных систем динамических виброгасителей, а также верификацию множества методов выявления дефектов. В конце представлен и проанализирован пример данных мониторинга, полученных при помощи системы SHM в здании PAFC во время тайфуна. Целью настоящей работы является предоставление полезной информации по системе SHM, строительству и проектированию сверхвысотных зданий.
Окончание. Начало статьи читайте в № 3, 2018
СИСТЕМА ОЦЕНКИ ХАРАКТЕРИСТИК И ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ SHM
Очень важно создать систему оценки полномасштабной конструкции SHM на основе эксплуатационных измерений. Это позволит исследователям, занимающимся этой проблемой, обосновать их методы оценки SHM при помощи измеренных данных полномасштабной конструкции. Учитывая все это, на базе здания PAFC, взятого в качестве тестовой платформы, разрабатывается платформа оценки SHM для сверхвысоких зданий, решающая широкий ряд задач, перечисленных ниже.
ВЕРТИКАЛЬНАЯ ДЕФОРМАЦИЯ СВЕРХВЫСОКИХ ЗДАНИЙ
Широко известно, что железобетонные здания подвергаются вертикальной деформации (осевому укорочению), в том числе упругой деформации, вызванной кратковременными нагрузками при эксплуатации, и неупругой деформации в силу реологических свойств бетона (ползучести и усадки). Кроме того, разностное осевое укорочение между элементами конструктивных систем с различной жесткостью, несущими нагрузку от собственного веса, также может иметь негативные последствия. Такими последствиями могут являться неприемлемое растрескивание и неожиданная деформация плит перекрытий, что вызовет не только повреждение фасада и отделки, но и может осложнить работу инженерно-коммуникационных сетей, а также лифтов [25]. С учетом всех этих обстоятельств на этапе проектирования PAFC была принята стратегия, которая получила название «резервирование высоты». Данная стратегия предполагает резервирование определенной длины вертикальных компонентов конструкции сверхвысоких зданий в начале строительства каждого этажа (рисунок 9). Такое резервирование должно компенсировать осевое укорочение вертикальных несущих нагрузку элементов. Длина отрезков зарезервированной высоты определялась путем численного анализа на этапе проектирования PAFC с учетом свойств ползучести и усадки бетона, порядка выполнения строительных работ, различных видов нагрузки на вертикальные элементы конструкции и т.д. Ожидалось, что длина отрезков зарезервированной высоты для вертикальных несущих элементов будет равна совокупной вертикальной деформации после первого года эксплуатации. Другими словами, высота этажей здания PAFC могла достичь расчетной величины спустя один год после ввода здания в эксплуатацию. Схематическое представление зарезервированной высоты для этажа i показано на рисунке 10 [26]. В рамках системы SHM, установленной в здании PAFC, для отслеживания эксплуатационных характеристик сооружения в процессе его возведения использовалась система мониторинга процесса строительства. На основе данных эксплуатационных измерений, полученных на различных этапах строительства, осуществлялась проверка результатов численного анализа. Так, вертикальные деформации вертикальных несущих элементов PAFC оценивались с помощью поверхностных и встроенных датчиков на основе волоконной брэгговской решетки. Это позволяет подтвердить эффективность стратегии резервирования высоты путем сравнения данных эксплуатационных измерений и численных прогнозов осевого укорочения вертикальных несущих элементов.
С полным содержанием этого номера Вы можете ознакомиться здесь
Полную версию статьи Вы можете прочитать в нашем печатном издании или подписавшись на электронную версию нашего журнала
Авторы статьи: Цюшэн Ли, Кафедра архитектуры и гражданского строительства, Городской университет Гонконга, Коулун Тхон, Гонконг, Исследовательский центр архитектуры и гражданского строительства, Научно-исследовательский институт Шэньчжэня, Городской университет Гонконга, Шэньчжэнь, Китай; Инхоу Хэ, Исследовательский центр архитектуры и гражданского строительства, Научно-исследовательский институт Шэньчжэня, Городской университет Гонконга, Шэньчжэнь, Китай, Факультет гражданского строительства и механики, Хуачжунский университет науки и технологии, Ухань, Китай; Кан Чжоу, Исследовательский центр архитектуры и гражданского строительства, Научно-исследовательский институт Шэньчжэня, Городской университет Гонконга, Шэньчжэнь, Китай; Сюйлян Хань, Исследовательский центр архитектуры и гражданского строительства, Научно-исследовательский институт Шэньчжэня, Городской университет Гонконга, Шэньчжэнь, Китай; Юньчэн Хэ, Кафедра архитектуры и гражданского строительства, Городской университет Гонконга, Коулун Тхон, Гонконг; Чжэньжу Шу, Кафедра архитектуры и гражданского строительства, Городской университет Гонконга, Коулун Тхон, Гонконг