.2.1 鋼結構施工過程的方法和特點
當前,大型鋼結構施工方法主要分為以下幾種:高空散裝或滿堂腳手架原位拼裝法、地面吊裝法、高空滑移法、整體提升或頂升法、懸臂分段施工法等。如:上海新國際博覽中心采用地面小拼,滿堂腳手架原位拼裝法;國家大劇院采用工廠分段制作,場外立體預拼,單元綜合安裝的分段吊裝法;浙江大學羅堯治教授等首次提出了網殼結構“折疊展開式”整體提升施工法等。
鋼結構施工是一個通過吊裝、滑移、提升等施工技術從局部到整體、從一系列子結構到最終整體結構的過程。在這個過程中,結構受力、變形等情況和設計使用狀態有很大的差別,共承載能力也有很大局限性。在這個過程中,結構很可能因失去平衡而傾覆或由于局部受力過大而倒塌,很可能導致最后的成形狀態與設計狀態相差較大。因此要選擇合理的施工方法和施工順序,配合必要的施工過程健康監測系統,保證鋼結構施工過程的合理、準確、安全的完成。
1.2.2鋼結構施工過程監測的目的和意義
如前文所述,大型鋼結構一般都是公共標志性建筑,一般投入大量的人力和物力,其施工過程是否合理、安全以及施工后能否達到正常使用狀態的設計要求是一項艱巨而有挑戰性的任務。但是,施工過程中結構受力比較復雜,與實際力學模型計算有很大的差異,而合理的施工過程健康監測成為保證結構安全施工以及以后正常使用的保障。所以需要對大型鋼結構在施工過程中進行健康監測(應力、位移、施工環境、振動監測)監測結構關鍵部位的應力、位移等指標在施工階段的變化規律,為結構施工的各個階段提供準確可靠的監測數據,正確評價各施工階段的受力狀態和結構性能,并及時診斷結構構件施工過程中出現的破壞、變形過大、局部出現塑性區等異常情況,及時采取有效的修復手段,避免安全隱患,從而保證構件符合正常使用條件下的設計要求。
1.2.3鋼結構施工過程健康監測系統
施I監測是指通過監測技術手段對施工過程的主要結構參數進行實時跟蹤,掌握其時程變化曲線,以便掌握控制施工質量、影響施工安全的關鍵因素在施工過程中的發展變化狀態,并對下一步施工方案進行預判和調整,以保證整個施工過程的順利完成。
1.2.3.1鋼結構施工過程按監測范圍分類
按照監測范圍可分為:局部監測和整體監測。前者是指對結構重要部位(關鍵桿件和節點等)進行監測;后者是指對大型的重要結構,既需要監測對結構安全敏感的部位或子結構(有局部的應力應變、位移和加速度等),也需要即時監測結構的整體健康狀況(內力、撓度及振型和頻率的變化)。
1.2.3.2鋼結構施工過程按監測方式分類
按監測方式可分為:①人工監測,主要是利用簡單的儀器,用人工定期進行監測和檢測。該方法成本較低且不需要高新的技術,但費時、費力,準確性不高;②自動監測,采用各種傳感器和監測設備,利用系統平臺對結構進行實時在線的監測。該方法一般適用于特大或重要的結構監測,自動化程度高
適合長期監測;③聯合監測,將上述兩個方法結合起來,用各種小型的自動化程度較高的儀器,配合人工監測。該方法比較適合一般結構,具有廣泛的應用前景。
1.2.3.3鋼結構施工過程接監測狀態分類
按照監測的狀態可分為:①靜態監測,對結構的靜態幾何和力學參數進行監測,可以比較直觀地反映結構的工作狀態;②動態監測,在結構運營情況下,基于人為激勵或環境激勵,監測結構的動態幾何和力學參數。