钢结构监测技术方案概况.doc

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1、钢构造监测技术方案XX公司年月日目录1 编制依据. 31.1 招标文件. 31.2 主要标准、规程、标准. 31.3 设计资料. 31.4 主要法规、文件. 32 设计概况. 32.1 体育馆设计概况. 32.2 钢构造设计概况. 43 对钢构造监测要求的理解与响应. 53.1 钢构造监测的必要性. 53.2 对钢构造监测要求的理解. 53.3 对钢构造监测要求的响应. 64 监测内容、目标及实施对策. 64.1 监测内容、目标. 64.2 监测实施对策. 65 监测方案及系统布设方案设计.7 5.1 各项监测要求的控制指标. 75.2 监测点布设. 75.3 监测工作量. 85.4 监测周期

2、和频率. 95.5 监测方法. 95.5.1 各杆的应力及其变化监测. 95.5.1.1 监测仪器. 95.5.1.2 工作原理. 95.5.1.3 检测方法及过程. 105.5.2 截面处的挠度沉降及其变化监测. 105.5.2.1 仪器组成. 105.5.2.2 测量原理及方法. 105.5.2.3 仪器软件.115.5.3 截面的温度及其变化监测.115.6 监测评估系统.116 监测仪器设备和设施、软件等. 127 监测方案实施进度方案及保证措施. 127.1 监测方案实施进度方案. 127.2 监测进度保证措施. 148 监测人员组织管理、技术支持、为奥运保驾. 148.1 监测人员

3、组织管理. 148.2 劳动力方案. 158.3 监测工作技术支持、为奥运保驾效劳. 169 质量、平安绿色环保保障措施. 169.1 质量保障措施. 169.2 平安保障措施. 179.3 绿色环保保障措施. 1810 与各方协调配合. 1810.1 与钢构造施工单位的协调配合. 1810.2 与监理单位的协调配合. 1910.3 与设计单位的协调配合. 1910.4 与业主的协调配合. 1911 对本工程的相关建议. 201 编制依据1.1 招标文件?*体育馆钢构造监测招标文件?，招标编号：06-*，*建立/北京*联合总承包部，2006 年4 月10 日。1.2 主要标准、规程、标准1?钢

4、构造设计标准?GB50017-2003；2?钢构造工程施工质量及验收标准?GB50205-2001；3?民用建筑可靠性鉴定标准?GB50292-1999；4?建筑构造检测技术标准?GB/T50344-2004；5?建筑抗震试验方法规程?JGJ101-96；6?钢构造检测评定及加固技术标准?YB9257-1995；7?工业厂房可靠性鉴定标准?GBJ144-90；8?钢铁工业建构筑物可靠性鉴定规程?YBJ219-89；9?建筑变形测量规程?JGJ/T8-97。1.3 设计资料?*体育馆钢构造施工图?，1.4 主要法规、文件主要包括： “2021 工程建立指挥部关于建立工程的文件20043 号、9

5、号、10 号、13 号、20051 号；2 设计概况2.1 体育馆设计概况*体育馆位于西部，面积63429m2，是*文化体育中心的一局部。*体育馆将作为2021 年奥运会篮球比赛场馆，可容纳观众1.8 万人，除满足奥运会比赛外还充分考虑了赛后的利用。*体育馆构造为地上6 层含1 个夹层，地下1 层，檐高高度，二层以下为现浇钢筋混凝土框架剪力墙钢支撑构造，屋面采用双向正交空间钢桁架构造，覆盖面积14400m2。2.2 钢构造设计概况*体育馆钢屋面构造东西、南北跨度均为120m，由平面桁架双向正交构成，平面呈边长120m 规那么正方形，支撑在四周20 根矩形钢筋混凝土柱上。柱间支撑为斜十字撑，水平

6、方向间距24m，竖向高度。屋面钢桁架间距为12m，共有22 榀；桁架截面共有7 种形式，中间桁架高度从9.3m 不等，边桁架为等截面，高度；桁架上、下弦和腹杆杆件截面为箱形和H 形。钢屋架和支撑材质均为Q345C。图2.2-1 建筑东西剖面示意图图2.2-2 比赛馆屋顶局部构造体系示意图3 对钢构造监测要求的理解与响应3.1 钢构造监测的必要性*体育馆是比赛场馆，为重要的大型公共建筑，对于政治、国民经济影响较大。根据*体育馆设计文件，*体育馆钢屋面构造东西、南北跨度均为120m，由平面桁架双向正交构成，屋架跨度大，受力情况复杂。根据有关部门统计，在钢构造的平安事故中，由于构造与连接不当而引起的

7、各种破坏，如失稳以及过度应力集中，次应力所造成的破坏等占相当的比例，这是因为在任何情况下，构造的正确性与可靠性是钢构造构件正常承载能力的最重要保证，一旦构造特别是中间构造出现问题，便会直接危及构造构件的平安。因此，对体育馆屋架钢构造在施工阶段、使用阶段进展监测，掌握其各阶段的平安状况，对其进展平安评价非常重要。3.2 对钢构造监测要求的理解根据招标文件，本监测工程是对*体育馆主体桁架在施工阶段、使用阶段，对安装施工偏差或温度等可能引起构造作用变化的情况进监测，监测具体工程为设计确定的截面各杆的应力及其变化、截面处的挠度沉降及其变化、截面的温度及其变化。根据招标文件，监测工作按施工过程划分为施工

8、阶段和使用阶段，具体为：1施工阶段。阶段一：主体桁架构造安装、滑移施工期间，钢构造开场施工至胎架拆卸前为施工第一监测阶段；阶段二：胎架拆卸过程的实时监控，从胎架拆卸开场至胎架拆卸完成为第二监测阶段；阶段三：屋面构造、通风、照明、马道和大型显示屏等设备安装施工期间，从胎架拆卸完成后开场至工程竣工为第三监测阶段。2使用阶段。从构造竣工后2021 年底时间为使用监测阶段，使用阶段进展针对高、低温，大风，大雪和比赛等工况的数据采集和构造平安评估。一般对于钢构造工程，施工阶段钢构造桁架受力影响因素多，对监测工作要求最高，难度也最大。使用阶段由于钢构造已按设计就位，影响因素有限，监测工作相对简单。国内对于

9、大跨度的钢构造安装施工一般有以下几种方法：1 满堂支架，分段高空原位拼装；2主桁架楼面立拼，整榀提升安装；3跨端单榀主桁架与柱组合平移安装；4跨端构造整体组合，逐间累积平移安装。其中跨端构造整体组合，逐间累积平移安装较为复杂。国内重庆江北机场航站楼巨型钢构造整体平移安装采用此方法，在施工前进展定量分析和计算，根据施工顺序，对各个工况逐一进展了构造验算以及动力效应分析，预测了内力、变形和反力的变化情况，特别是对单榀主桁架平移过程中的平面外稳定作了计算，并对采取的临时加强措施的有效性进展了分析。为验证设计，施工过程对桁架构造的负载分布及挠度位移等进展实时监测工作，到达了预期效果。3.3 对钢构造监

10、测要求的响应经过对招标文件的认真分析及领会，我单位对本工程钢构造监测要求完全响应。4 监测内容、目标及实施对策4.1 监测内容、目标本工程监测工程为设计提出的截面各杆的应力及其变化、截面处的挠度沉降及其变化、截面的温度及其变化监测。监测具体内容为：对HJ1、HJ2、HJ4、HJ6、HJ7 进展监测，均各为2 榀。监测目标为：通过监测方案的实施，对*体育馆屋架桁架在施工阶段、使用阶段的平安性进展及时、准确的评价。4.2 监测实施对策为到达上述监测目标，采用测试技术手段，通过在钢构造桁架各截面杆件上布设应力及其变化监测点、挠度沉降及其变化监测点、温度及其变化监测点，并严格按照监测周期进展监测，及时

11、将相关监测成果反应给设计单位进展分析。5 监测方案及系统布设方案设计5.1 各项监测要求的控制指标各项监测工程的控制指标将在监测工作开场之前和设计方共同商定后确定。5.2 监测点布设本工程需对HJ1、HJ2、HJ4、HJ6、HJ7 进展监测，均各位2 榀。监测构造位置及各监测点的布置见图图。图5.2-1 HJ1、HJ2、HJ6、HJ7 桁架应力监测构造位置图5.2-2 HJ1 和HJ2 监测点图5.2-3 HJ6 上监测点图5.2-4 HJ7 监测点图5.2-5 HJ4 监测点布置平面图5.3 监测工作量表5.3-1 监测工作量统计表5.4 监测周期和频率监测周期见表。监测频率施工前和设计方商

12、定后确定。5.5 监测方法5.5.1 各杆的应力及其变化监测5.5.1.1 监测仪器因为本工程的监测工作不但包括施工阶段监测，还包括使用阶段的监测，这就要求传感器能适合长期监测工作的要求。我们拟采用光纤光栅传感器来进展该工程的监测工作，并建立相应的监测系统，以更好地完成监测工作，实现预期的监测目的。应力监测仪器主要包括布喇格光纤光栅FBG应力传感器见图和光纤光栅传感解调系统见图。它们与相应配套的软件系统、微机及各种附件一起组成了应力监测系统。图5.5.1.1-1 光纤光栅应力传感器图 5.5.1.1-2 光纤光栅传感解调系统光纤光栅应力传感器相比其他的应力传感器而言，它具有以下这些特点：1可靠

13、性好、抗干扰能力强；2测量精度高：3测量结果具有良好的重复性；4便于构成各种形式的光纤传感网络；5抗电磁干扰、抗腐蚀、能在恶劣的化学环境下工作。5.5.1.2 工作原理如图5.5.1.2-1 所示：外界待测量应力或温度加在传感器FBG 上，由光源出射的光在FBG 中传输时，布喇格中心波长将会产生位移B . 。包括负载信息的光波FBG 反射，经耦合器导入光谱分析仪，在分析仪中可检测出B . ，从而确定待测量。图5.5.1.2-1 光纤光栅传感器工作原理5.5.1.3 检测方法及过程检测时首先将光纤光栅应力传感器焊接在刚杆上，再接好传输线根据现场情况确定最为方便的线路。测量时将传输线另一头接至光纤

14、光栅传感解调系统中，完成数据采集。把所采集的数据传至微机中，通过配套的软件系统进展数据分析处理，得到应力变化成果图及相关的检测结果。5.5.2 截面处的挠度沉降及其变化监测5.5.2.1 仪器组成截面处的挠度可采用光电挠度计来进展测量，其主要由测试头、控制器、靶标光学标志点、标定器、聚焦镜头、三角架及电缆等附件组成。5.5.2.2 测量原理及方法光电挠度计的测量原理和方法如下：在构造上安装制作三个光学标志点，其中一个标志点位于构造测点位置，另外两个标志点相对于构造测点对称分布，距离可根据设计要求来定。在远离测点的适当位置，安置检测仪器，调整其方位，使各光学标志点成像在检测头的成像面上。测量时各

15、光学标志点的位置信息通过红外线传回检测头的成像面上，由专门设计的光学解析光路，将成像分解为竖直和水平两个方向的变化，分别成像在两个光电接收器件上；再由单片机将位移的二维信息传到笔记本微机之中记录下来，计算出测点相对两侧的两个光学标志点的水平和竖直方向的位移，即可得到构造的二维挠曲度。如果只需要测构造竖直方向的挠度，那么只需调整好测量头，把三个光学标志点同时显示在望远镜中，并让测点两侧的标志点位于同一水平位置，即可观测到测点相对于两侧标志点竖直方向的位移，从而得到构造在竖直方向的挠度可做动态监测。5.5.2.3 仪器软件光电挠度计联机软件常用的有：静态检测软件、动态检测软件、多点静态检测软件、绘

16、图软件等。其中静态检测软件用于静态检测和定标；动态检测软件用于收取测量仪器，通过并口电缆传入微机的动态数据；多点静态检测软件用于多点同时测量时的检测；绘图软件可从数据文件中读取数据及时间值，计算出相对位移值，并显示位移/时间曲线。5.5.3 截面的温度及其变化监测刚杆截面的温度采用布喇格光纤光栅FBG温度传感器和光纤光栅传感解调系统来进展测量。其测量原理和方法与应力监测的一致。温度传感器和应力传感器可以共用一个传感器，也可以分开各用一个传感器。如果是共用一个传感器，那么需要区分应力和温度参量的不同影响。因为应力和温度对布喇格波长的移动有一样的影响，仅仅靠测量FBG 传感器的一个波长移动并不能区

17、分两者的影响。要区分或同时测量不同参量可以采用以测量两种类型的FBG的双波长为根底的方案。因为在不同的波长上，FBG 对各环境参量有不同的响应度，所以在两个波长上进展检测可以获得各参量的具体值。5.6 监测评估系统为了能更好地完成监测工作，到达监测的预期目的，实现工程管理的电子化、标准化、科学化，准确合理的把握工程构造的安康状态，节省人力及其它不必要的资源浪费，我们拟采用工程安康监测与评估管理系统。该系统将有效地提高施工监测、使用养护管理水平和效率，有助于保障构造的平安。监测评估系统包括硬件和软件两方面。硬件设备主要包括光纤传感器应力、温度及解调器、光电挠度计、计算机效劳器、便携式计算机等。软

18、件主要包括各项监测工程配套软件、数据库、数据管理系统及工作状态综合评估系统。该系统采用集成技术，将计算机、传感、信号处理技术、软件开发、构造分析与构造检测技术等项融合，在Windows、Delphi 和Access 平台上，研究开发功能全面、强大，操作简便的构造安康监测与评估管理系统软件，将监测对象的信息、工程管理、施工和使用监测及构造状态评估等相综合，为工程构造的安康监测和状态评估管理提供科学的手段和方法。6 监测仪器设备和设施、软件等表6-1 拟投入的主要施工机械设备表序号机械或设备名称型号规格数量国别产地制造年份额定功率KW生产能力备注光纤光栅应力传感器FBGST系列140中国北京200

19、5精度1可以根据工程情况定制光纤光栅温度传感器FBGST系列140中国北京20050.1 C 光纤光栅传感解调系统FBGST系列3中国北京2005光电挠度计BJQN-IV2中国北京20045相关软件及附件与仪器配套假设干中国北京车辆、电脑、打印机、传真机 、复印机等满足工作需要7 监测方案实施进度方案及保证措施7.1 监测方案实施进度方案本监测工程施工进度表见表。表7.1-1 方案开工日期、竣工日期和施工进度表说明：本进度表为投标阶段根据招标资料分析拟定的初步工期方案，中标后还要根据钢构造具体施工进度并按照合同条件有关条款的要求提交详细的施工进度方案。7.2 监测进度保证措施1根据监测工程要求

20、，在进场前对钢构造设计图纸、施工单位的安装方案与进度方案进展详细研究，在此根底上制定详细的监测方案，细化施工进度方案，明确包括仪器设备的检校、监测传感器的安装、监测数据的采集等每个目标节点的工期。2对监测工作的进度安排，由工程负责人监控各专业人员严格执行，保证工程技术负责人、工程技术人员、工程平安管理人员、后勤支持人员各司其责，严格根据工程进展情况，按照方案进展监测工作，按时提供合格的监测资料。3定期向业主和有关方面汇报监测工程进展情况，以便业主了解情况，并提出意见。4工程部与各部门之间保持畅通的联系渠道，负责人定期为监测进度监控，各部门负责人每天至少向工程负责人汇报一次，建立例会制度，每两天

21、召开一次由工程部主要人员参加的例会，以保证各项工作的有序进展，确保各工序交接不发生错漏，杜绝返工现象。密切注意受天气、交通等影响的工序，假设发现某一工序的进度受阻，及时分析产生的偏差原因，提出进度修订方案，使进度始终在方案的控制之内。5实行技术经济责任制，使职工的收入与施工平安、监测进度、质量、数量直接挂钩，进展奖励和惩罚相结合的考评。8 监测人员组织管理、技术支持、为奥运保驾8.1 监测人员组织管理本院假设能承接本工程监测工作，我们将科学、标准地进展工程组织管理，保证如期优质完成各项监测工作，包括监测方案的优化完善、监测点布设、各项监测数据采集、监测信息反应、成果资料整理、成果报告编制及技术

22、支持效劳工作。为此，根据本工程的特点，设置*体育馆钢构造监测工程部，由工程负责人和技术负责人对整个工程进展总体管理。工程部下设四个分部：技术组、后勤组、质量平安组、监测作业组。本工程组织机构如图：图8.1-1 工程组织机构图本工程人员职责划分：工程负责人统筹安排、管理整个工程，包括平安、质量、进度、协调等工作；技术负责人负责全面技术工作的管理，包括方案规划、实施、审核验收等。技术组负责具体技术方案编制、监测技术实施、监测信息反应、成果报告审核等工作；后勤组负责提供充足的各种资源，包括仪器、设备、办公设施、生活设施和生活用品等，保障所有工作不因供应缺乏而延误。质量平安组负责本工程的质量、平安、文

23、明施工等工作，在监测工作现场进展监视、协调，保证施工期间不出现任何平安质量事故，施工质量满足绿色奥运工程要求。监测作业组负责所有现场监测作业工作，并配合相关负责人员参与资料收集、数据分析和处理、报告编写和资料整理等工作。8.2 劳动力方案根据工程经理部的机构组成以及实际的工程量分布，各种工种的人数方案详见表。表8.2-1 劳动力方案表8.3 监测工作技术支持、为奥运保驾效劳本监测工程监测过程复杂，监测工作技术难度大。针对这些特点，工程部设立技术组，在工程部领导下进展监测工作技术支持。另外，我院为此工程设立专家参谋组，配备具有丰富经历的专家多名，通过与其他科研机构的技术交流，经一步增强本工程的技

24、术实力。通过这些手段，监测工作技术支持机构具备了足够的实力，能够对监测方案、监测过程、监测成果进展指导、审核及分析研究。整个技术体系的高效运转，使钢构造施工过程到达信息化施工目标，为钢构造使用阶段平安状况作出各种平安状况下的实时评价，为奥运保驾效劳。9 质量、平安绿色环保保障措施9.1 质量保障措施工程中将实行ISO9001 质量标准体系，实行质量采购、培训、平安等程序全过程控制。把质量标准体系贯穿于整个测试过程中，以质量管理保证工序质量，以工序质量保证测试质量，实行一票否决制。加强全员培训、认真贯彻ISO9001 质量体系标准。做到全员熟悉领会质量控制方针与目标并努力为之工作。1组织强有力的

25、工程管理班子，配备精悍的测试技术力量。2加强技术管理，认真组织工程实施，现场实行工程经理负责制，以工序管理为重点，以工作质量保证测试质量。3严格执行有关标准、规程制定的各项技术措施。4选用稳定性好、性能好的测试设备。5建立工程、技术、质量、经营、财务、统计管理数据库，所有技术资料均以信息库的形式处理储存，所有资料都采用文本及数字两种形式存储，使测试管理更趋于科学化、标准化、现代化。6以“平安、优质、高效、低耗、文明为目标，严格要求自己，建立健全内部管理网络和管理体系，运用行政、技术、经济手段，加强工程内部管理，积极贯彻落实各项工期、质量、平安、文明生产保证措施，把目标、任务分解落实到测试环节中

26、去，层层落实、块块包干，确保整个工程施工圆满完成。7确立三级检查验收制度，每项工序完成工后，经操作该工序段进展自检合格后，提交技术部复核，确认无误，不经过验收的工序不能进入下道工序，对检查不合格的工序要经过整改合格前方可进展下道工序测试。9.2 平安保障措施任何工程，平安工作总是第一位的。*体育馆钢构造工程监测无论在钢构造施工阶段或使用阶段平安保障工作均十分重要。针对工程特点，制定平安保障措施如下：1平安工作由工程经理直接负责，设立质量平安部，由具有平安员资格的专业平安管理人员进展现场平安管理。2在监测工程实施前，对工程全体人员进展平安教育与培训，对施工现场的平安管理制度进展学习。3钢构造监测

27、工作工程实施过程中，平安员定期及不定期进展平安检查，对现场监测工作进展旁站管理。对发现的问题有权采取措施，直至平安状况得到改良。4工程部为工程人员定期发放种类满足要求，质量合格、数量足够的平安防护用品，并确保其正确使用。5平安管理人员正确进展平安标识管理，保证平安标志设立合理、清晰明确。6发生意外平安情况时，工程部积极配合业主及相关单位进展调查和处理。7工程部对生产平安设立专项经费帐户，并由专人负责管理。保证有足够的资金用于平安用品的购置，平安工程相关投入。8针对可能发生的紧急情况，制定紧急情况处理预案，一旦有紧急情况发生，可以及时实施。9.3 绿色环保保障措施*体育馆钢构造监测工作将积极贯彻

28、绿色奥运的方针和技术措施，通过实施切实有效的管理制度和工作制度，最大限度减小施工活动对环境的不利影响，减少资源与能源的消耗，实现可持续开展的要求。依照?GB/T 24000-ISO 14000 环境管理体系标准?，根据国际标准化组织的标准进展管理，弘扬绿色奥运，实施天、地、人合一的体育馆建立工程。绿色环保保障措施管理目标：做好现场环境保护，使用绿色材料、进展绿色施工、表达绿色奥运。具体措施如下：1环保教育制度。由工程经理负责，在监测工作前及监测工作实施的全过程中，开展环境保护宣传教育活动，不断增强工程部全体人员的环保意识。2文明施工管理制度。由工程经理负责，根据*体育馆钢构造监测的实际情况，制

29、定紧急情况的处理制度、场容管理制度、卫生防疫管理制度、消防管理制度、保卫管理制度、第三方权益保障制度，并由专人负责检查落实。3环保实施措施。监测工作采用对环境无影响的测试仪器设备，监测点的布设与周围环境协调一致。监测工作中注意能源节约利用、注意减少施工活动对施工场地及周边环境的影响，4环保监视措施。由质量平安组负责对监测工作进展环保监视，现场巡视检查制定的相关制度落实情况。10 与各方协调配合10.1 与钢构造施工单位的协调配合由于都是现场测试，因此现场需具备或创造相关条件，因此，与钢构造施工单位协调配合应做到以下几点：1监测单位在详细监测方案制定前向钢构造安装单位了解钢构造安装施工组织及方案

30、，施工过程中需要了解具体施工进度，钢构造施工单位应给予积极配合，以便监测单位能够合理制定监测方案及方案。2在钢构造安装过程中，钢构造安装单位应配合监测单位实施监测工作，为监测单位提供便利监测条件、平安的监测工作环境，以便监测单位能够顺利开展监测工作。3随钢构造安装工作的进展，钢构造安装单位应配合监测单位作好传感器的布设、数据采集工作，施工现场应保护好钢构造杆件上的监测点，防止由于监测点的破坏而引起数据采集的不连续。4监测单位在监测工作中，与施工单位一致按照绿色奥运施工要求，监测采用高效、低能耗、对环境无影响的绿色监测材料、设备，实施过程注意保护环境。5监测单位监测数据采集完成后，及时向钢构造施

31、工单位反应监测结果，钢构造施工单位应根据监测数据反应情况审查施工方案的合理性，假设发现问题应及时调整施工方案。10.2 与监理单位的协调配合1监测单位在工作进展中服从监理的管理，对监测方案、监测点埋设、监测进度、操作方法、监测工作量等及时向监理汇报，以便监理检查审核。2监测单位根据监理批准的方案，严格按要求实施，对监理单位积极配合，根据监理意见不断改良完善监测工作。3中间资料提交应由监理单位认可，符合奥运工程资料整理要求。4所有监测工作完成后，监测单位完成总结报告后交监理单位审核验收，并办理竣工移交手续。10.3 与设计单位的协调配合1监测单位在对具体布点方案进展规划及实施前，应与设计单位协商

32、具体布点位置、要求，深刻理解设计意图，以便合理制定监测方案2监测单位向设计单位及时提供监测数据，并对工况及监测环境作出详细的汇报，以便设计单位分析监测数据，并与设计理论估算值进展比拟，完善设计方案，评价设计方案的可靠性。10.4 与业主的协调配合1监测工作开场前，监测单位制定详细的监测技术、工作方案及方案，向业主汇报，征求业主意见，并根据业主意见完善。2监测单位配合业主定期进展业主、监测单位、施工单位、设计单位、监理单位几方的工作协调会议。3在监测过程中及时将监测成果、对钢构造的平安状况评价向业主汇报，以便业主掌控监测工作，并作出相关决策。4监测工作完成后，如业主还有其它监测要求，监测单位会积极配合，根据业主需要对工作进一步完善。11 对本工程的相关建议建议增加局部监测工程，如屋架下沉监测、水平位移监测，这样能够更加全面地与设计人员计算的钢构造变形预计进展吻合情况比拟，对变形规律进展研究。