超高层建筑结构健康监测现场实施状况验收方法★

秦 海

(国家建筑工程质量监督检验中心，北京 100013)

1 概述

超高层结构具有规模大、体型复杂、施工周期长的特点，如何保证这类结构在施工过程中受力均匀、应力和变形都控制在弹性范围内、施工结束后实现设计位形以及竣工后工程的安全运行，越来越受到设计和施工人员的重视。在此工程背景下，结构健康监测技术应运而生，并成为土木工程学科发展的一个重要领域[1-4]。然而目前国内外学者将主要关注点放在如何优化结构健康监测系统[5-9]，缺乏对结构监测现场实施状况的评估方法，本文将以某在建的超高层(WHGC)为载体，建立超高层建筑结构健康监测现场实施状况验收方法。

2 WHGC健康监测系统总体概况

2.1 项目平台

WHGC总建筑面积约7.1万m2，地下5层，地上120层，建筑高度超过600 m，主塔楼从上至下开了3组风槽，风可以“穿堂而过”，减少大风对大楼的危害。主塔楼结构由外框12个巨型劲性柱、18个外框重力柱、带剪力墙钢骨的钢筋混凝土核心筒、楼层钢梁、10道环带桁架、4道伸臂桁架、60 m高的塔和雨棚组成，主塔楼效果图见图1。

2.2 系统设计

项目团队研发的WHGC结构健康监测系统(以下简称“系统”)采用分层管理模式，如图2所示。采用9种共计486个传感器和监测设备对结构全寿命周期内的结构静力及动力响应进行监测，结构监测传感器空间布置如图3所示。

2.3 WHGC健康监测现场实施难点

WHGC主塔楼结构健康监测现场实施具有实施难度大、实施周期长、维护工作量大的特点。

2.3.1实施难度大

WHGC实施难度大主要表现在：1)施工现场环境复杂，各专业交叉施工，可供监测单位实施的空间较小；2)监测项目众多，所需要的智能传感器数量大，且传感器在结构平立面较为分散，采集线路跨度大；3)监测项目所采用的智能传感器种类多，相应的采集设备种类也较多，如何将这些不同的采集设备接入到监测系统也是一个大问题。

2.3.2实施周期长

WHGC主塔楼施工周期为8年～9年，而监测项目是随结构施工进度同步进行的。另外WHGC主塔楼结构监测不仅需要监测结构施工期间的状态，对于交付后的使用状态更为重视，因此，WHGC结构监测项目实施周期较长。

2.3.3维护工作量大

WHGC维护工作量主要表现在：1)智能传感器分散布置，采集线路跨度较大，施工期间容易遭到现场施工破坏；2)监测时间长，智能传感器使用过程中质量不达标，需要被替换。

2.4 建立验收标准的必要性

目前国内缺少可供推广和执行的超高层结构健康监测现场实施验收标准，这极大地弱化了结构健康监测技术在实际工程中的应用。建立统一验收标准的意义在于：1)确保现场实施质量满足设计要求，达到预期的监测目的；2)展示结构健康监测技术在保证工程结构全寿命安全以及在役结构养护、加固和维修中的强大功能；3)为结构设计理论的发展提供具体的指导。

3 超高层结构健康监测现场实施状况验收标准

结合WHGC主塔楼监测项目，本文提出了超高层建筑结构健康监测现场实施状况验收标准。验收标准则可以分为分部工程验收、阶段验收、竣工验收，下面对其进行详细介绍。

3.1 分部工程验收

监测系统具备分部工程验收条件后，可向监理和业主提交书面申请进行分部工程验收。分部工程验收时，应提交下列文件：1)安装和质量检查记录；2)隐蔽工程记录；3) 硬件和材料的产品质量合格证明。

3.2 阶段验收

系统具备阶段工程验收条件后，应向监理和业主申请阶段工程验收。阶段工程验收时，应提交下列文件：1)分部验收所提交资料；2)单项调试和联合调试试验记录；3)硬件清单；4)软件清单。

3.3 竣工验收

系统具备竣工验收条件后，应向监理和业主申请竣工验收。提交竣工验收报告前应完成下列事项：1)历次检查和监理发现的问题已全部处理完毕；2)归档资料符合工程档案资料管理的有关规定。

工程资料清单包括：1)竣工验收申请报告；2)竣工图；3)材料、硬件的质量合格证明；4)施工记录。包括必要的检验、试验记录；5)系统操作说明；6)系统硬件、软件清单；7)系统内部接线图；8)系统审批资料。

4 结语

本文结合WHGC主塔楼结构健康监测项目，提出了超高层结构健康监测现场实施状况验收方法，验收可以分为分部工程验收、阶段验收、竣工验收。通过该方法可以对超高层建筑结构现场监测状况进行实时评估，确保现场监测工作有条不紊进行，达到预期目标，为超高层建筑全寿命周期安全保驾护航。