張春梅

（沈陽城市建設學院 沈陽 遼寧）

結構健康監(jiān)測最早應用于大壩、橋梁等大型土木設施，近幾年來開始應用于建筑結構。很多工程實例表明：對于有局部損傷的建筑結構，監(jiān)測數據是最可靠的關于結構性態(tài)的直接信息，基于這一信息可以對結構的性能進一步研究和了解，并在此基礎上確定后續(xù)工作。

1 復雜建筑結構的特征

隨著社會經濟的發(fā)展，全國各地大型公共建筑趨于用復雜的造型引起民眾的關注，形態(tài)各異的造型勢必要依靠極其復雜的結構支撐，其復雜性主要體現在以下幾方面：

（1）超 高

近些年，城市摩天指數被不斷刷新，超高層建筑雖然極大地解決了城市擁擠問題，但卻增加了更多的安全隱患。何謂超高層建筑？《民用建筑設計通則》規(guī)定：建筑高度超過100m時，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。

（2）平面及豎向不規(guī)則[3]

《建筑抗震設計規(guī)范》中列舉了建筑形體及其構件布置的平面、豎向不規(guī)則的主要類型，并明確規(guī)定：不規(guī)則的建筑應按規(guī)定采取加強措施；特別不規(guī)則的建筑應進行專門研究和論證，采取特別的加強措施；嚴重不規(guī)則的建筑不應采用。

（3）造價高

為了實現造型獨特、形體復雜的建筑設計，結構設計、施工及使用期間的維護等都需要比常規(guī)建筑投入更多的人力、機械、新技術、新材料，這些都大大提高了建筑物的造價。

2 建筑結構健康監(jiān)測系統的組成

健康監(jiān)測系統包括下列幾部分[2]：傳感系統、數據采集和處理系統、通訊系統、監(jiān)控中心和報警設備。

2.1 傳感器系統

傳感器系統包含對建筑結構所受外部作用和在外部荷載作用下的效應的實時探測傳感技術和器件。結構的內力是反映結構受力情況最直接的參數，跟蹤結構在建造和使用階段的內力變化，是了解結構形態(tài)最直接的途徑，也是判斷結構效應是否符合設計計算預期值的最有效方式。另外，對結構關鍵部位的應力情況進行監(jiān)測，可以確保結構的安全性。

2.2 數據采集及傳輸系統

數據采集與傳輸系統從傳感器讀取數據并傳輸至子站，再由子站傳輸至中心路由器和服務器，用戶或管理單位可通過網絡遠程讀取和顯示數據。傳感器至子站、子站至路由器的數據傳輸可采用無線、有線、光纖等方式。

2.3 數據處理與分析系統

數據處理與分析系統承擔對監(jiān)測所獲取的結構荷載及其效應數據進行處理與在線分析的功能。

2.4 結構預警系統

結構預警系統可根據數據處理與分析系統的結果，分類分層次顯示建筑結構的狀態(tài)性能。結構的監(jiān)測數據可分為荷載作用和作用效應兩大類，預警系統可對二者是否在設計預期范圍內及超出預期值情況進行評分，并依此來評定結構的性態(tài)。

3 建筑結構健康監(jiān)測的重要性

建筑結構檢測并非只對“危房”才有必要，如果對建筑結構健康監(jiān)測意識不強，可能會導致違反相關建設法律法規(guī)而引起不必要的處罰，甚至會在建筑結構安全性不滿足要求的情況下繼續(xù)使用而釀成事故。為此，筆者選擇常見的兩種需要進行建筑結構監(jiān)測的情形作簡單介紹。

3.1 原建筑結構改變使用要求

該情形較為常見，最普遍的就是加層和改變原建筑的使用功能。

（1）加 層

由于城市工業(yè)化和商業(yè)化的迅速發(fā)展，城市建設用地日趨緊張，有些已建成的建筑物已經不能適應日益繁榮的物質、文化需求，使用空間受到限制，需要進一步擴大使用面積。在這種情況下建筑加層堪比雨后春筍。但房屋加層勢必增加建筑結構的荷載，為保證原結構受力構件，特別是豎向受力構件和基礎滿足強度、剛度和穩(wěn)定性的要求是保障整個建筑結構繼續(xù)正常使用的根本。這就需要結構檢測技術的鑒定，根據鑒定結果對結構某些構件或部位進行加固，從而保證建筑結構的正常使用。

（2）改變使用功能

改變原建筑的使用功能，即改變其用途。新的用途首先會產生新的荷載。另外，新的使用功能會導致原結構布局的改變，如：拆除或削弱了部分承重構件或改變了承重構件的使用狀態(tài)。為確保改造后的建筑結構的安全性，對其進行結構檢測不容忽視。

3.2 遭受較大自然災害或偶然事故

對建筑結構影響較大的自然災害或偶然事故有地震、水災、火災、撞擊、爆炸等。以震后未損毀的建筑為例，為了解此類建筑的實際性能，就需要利用結構檢測技術對其進行整體動力性能的檢測和內力檢測。通過檢測數據與計算結果比較分析，判別結構構件的剛度、內力在震后是否變化，支座有無內部損傷等。以此對需要修復和加固的結構構件和部位進行及時有效地加固處理。

綜上所述，為保證復雜高層建筑結構的安全性及經濟性，除合理的結構設計、科學的施工及正常的使用，對其在施工運營期間進行系統實時地評定與監(jiān)測，以提升其整體質量，明確其存在的安全隱患，做到有針對性地加固和合理維護，提升復雜建筑結構的整體安全性具有重要作用[4]。

參考文獻

[1]姜紹飛.基于神經網絡的結構優(yōu)化與損傷檢測[M].北京：科學出版社，2002.

[2]黃俊，等.結構智能健康監(jiān)測系統在水下隧道中的應用.地下空間與工程學報，2017.

[3]《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[4]姜紹飛.結構健康監(jiān)測-智能信息處理及應用.第18屆全國結構工程學術會議.2009.