Интегрированная система мониторинга SHM

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.

Системы мониторинга состояния конструкции (SHM) широко применялись в гражданских сооружениях, в частности, при строительстве мостов, и использовались для получения информации о состоянии рабочих конструкций путем эксплуатационных измерений с целью выявления и оценки изменения коэффициента основных свойств, вызванного повреждениями конструкции или износом материала [1]. Например, на 522-метровом мосту Foyle Bridge были установлены различные датчики, позволяющие отслеживать вибрацию ферм, их изгиб и деформацию [2]. На мосту Confederation Bridge, длина которого составляет 12,9 км, была установлена интегрированная система мониторинга для отслеживания структурных динамических изменений и деформаций [3]. Помимо этого, на мосту Tsingma Bridge в Гонконге была установлена система мониторинга, в состав которой входят почти 500 датчиков ускорения, множество тензодатчиков, а также система глобального позиционирования (GPS), с целью отслеживания технического состояния и безопасности моста в течение периода его эксплуатации [4]. С другой стороны, системы SHM получали все более широкое распространение при строительстве высотных конструкций с целью обеспечения их безопасности и возможности отслеживания технического состояния. Браунджоном и др. [5, 6] было проведено долгосрочное исследование, в ходе которого отслеживалась концентрация изменений динамических характеристик конструкций 65-этажного здания высотой 280 м. Ли и др. [7–9] провели полномасштабные замеры по ряду сверхвысоких зданий с целью определения характеристик устойчивости к воздействию сильного ветра. Интегрированная система SHM реального времени и система идентификации изменений конструкции были установлены в здании Бурдж-Халифа для мониторинга и оценки эксплуатационных характеристик самого высокого сооружения в мире [10]. Следует отметить, что предшествующие исследования, связанные с мониторингом состояния высотных зданий, по большей части проводились на этапе их обслуживания, и основное внимание уделялось характеристикам динамической устойчивости конструкций к ветровым и сейсмическим воздействиям. Было проведено несколько исследований, в ходе которых были задействованы системы SHM, включающие более 600 датчиков и установленные на вышке телевизионного вещания (Canton Tower), чтобы в режиме реального времени отслеживать состояние конструкции здания как на этапе строительства, так и на этапе его эксплуатации [12].

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