李改，彭博，周應權

（1重慶市建筑科學研究院有限公司，重慶400016；2重慶市江南新城開發(fā)建設（集團）有限公司 ，重慶401336）

1 工程概況

重慶來福士廣場位于兩江匯流處的朝天門廣場，該項目由8座超高塔樓+商業(yè)裙樓+空中水晶連廊組成，是一個集住宅、辦公樓、商場、服務公寓、酒店、餐飲會所于一體的超大城市綜合體[1]，也是重慶新的地標性建筑之一。

水晶連廊跨越并支撐于 T2、T3S、T4S、T5塔樓的屋面，長300m，寬30m，總面積約為9000m2，鋼構件尺寸大，數目繁多，鋼結構總噸位屬于超大體量[2]。整個水晶連廊共有3個提升段需采用 “液壓同步提升技術” 進行整體提升施工[3-4]。其中，整體提升的最大分段重量達1000t，提升高度約為190m。

雖然利用先進的計算軟件可對結構進行詳盡的計算分析，但由于在鋼結構制作、安裝階段受定位偏差累積、焊接殘余應力等諸多不確定因素影響，依靠傳統(tǒng)的施工質量控制和檢測手段難以保障工程質量和結構安全。因此，結構在關鍵施工（例如整體提升）過程中仍需對結構變形和應力狀態(tài)進行實時監(jiān)測，從而掌握建筑在施工和使用過程中實際受力狀態(tài)和原設計的符合情況，提供結構狀態(tài)的實時信息，指導后續(xù)施工，并對結構的安全性進行實時評估[5]。

2 自動化監(jiān)測采集系統(tǒng)及組成元件

為了保證項目在施工特別是整體提升期間及時有效地獲取監(jiān)測數據，針對該項目專門準備了一套完整的自動化無線采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為傳感器部分和數據自動化采集部分兩大塊。

傳感器部分主要包括智能弦式應變計和機電百分表，分別用來監(jiān)測鋼結構應力應變和隔震支座轉角位移。

智能弦式應變計結構輕巧，具有高敏感特性，其靈敏度達到1με，量程為±2500με，能夠很好地反應出鋼結構內部應力變化。通過焊接將應變計固定到鋼結構桁架桿件的表面，從而獲取測點位置處的應力應變量。在測得測點的應變量時，根據胡克定律求出應力值（公式：σ＝Eε）。

機電百分表是在常用的機械百分表中內置一套電測元件，能夠將機械位移轉換成電量輸出，為多點位移測量的數據自動采集提供了條件。在測點支座處外邊緣選取3點，并用機電百分表獲取豎向位移，通過3點豎向位移的變化量并結合轉角公式獲取該測點的支座轉角位移。機電百分表測量精度為0.01mm，量程為30mm，根據轉角位移計算測量原理，支座轉動角度的精度可達10-4rad，滿足監(jiān)測技術要求。

數據自動化采集部分包括綜合采集模塊、無線收發(fā)模塊和DSC測試系統(tǒng)軟件。綜合采集模塊和無線收發(fā)模塊內置于集成機箱中，監(jiān)測數據（應力應變量和支座轉角位移）實時匯總至綜合采集模塊，再通過無線收發(fā)模塊遠程傳輸到DSC測試系統(tǒng)軟件，由軟件直接獲取當前狀態(tài)下的監(jiān)測數據，從而保證了監(jiān)測數據的時效性。

整個自動化監(jiān)測系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

3 監(jiān)測內容和預警值

圖1 自動化監(jiān)測系統(tǒng)流程圖

水晶連廊整體提升期間的監(jiān)測內容主要包括兩個部分：連廊主體鋼結構應力應變監(jiān)測、塔樓隔震支座轉角監(jiān)測。連廊主體鋼結構應力應變監(jiān)測數據反映出在提升階段提升段主體的受力狀態(tài)，塔樓隔震支座轉角數據則反映了提升階段對支座變形的影響程度。二者相互補充和印證，保證整個提升階段能夠安全有效地進行。

水晶連廊鋼桁架監(jiān)測點主體鋼材為Q390GJ和Q345B兩種類型，板厚≥40mm，根據水晶連廊結構計算模型，結合相應規(guī)范要求，將設計強度的70%設置為應力應變增量監(jiān)測預警值。水晶連廊支座屬于特型支座，支座廠家要求支座設計允許最大轉角為±0.01rad，因此將±0.01rad作為支座轉角位移預警值。

當實時監(jiān)測數據超過預警值時，應加密觀測或者連續(xù)監(jiān)測2～3d，并暫停整體提升施工，會同施工單位和設計單位查明原因，提出解決方案。

4 測點布置

4.1 應力應變測點布置

水晶連廊主體結構由連接其下各塔樓的三榀主桁架、與主桁架垂直的次桁架、平面內鋼支撐及組合型鋼混凝土樓板系統(tǒng)組成。根據結構的受力特點和建模計算分析，選取特征點進行監(jiān)測。

以T2-T3S提升段整體提升施工為例，T2-T3S提升段選取02主桁架跨中上弦桿、直腹桿及下弦桿對應部位各布設一個應力應變監(jiān)測點，同時在主桁架上部一榀典型圍護結構圓管桁架兩側和中間分別布設一個應力應變監(jiān)測點。相應兩側塔樓選取提升器所在位置的臨時胎架和斜拉桿對應位置分別布設一個應力應變監(jiān)測點。

4.2 支座轉角位移測點布置

同樣，根據隔震支座的受力情況，對T2塔樓T2-03支座和T2-04支座分別布設支座轉角測點，T3S塔樓T3-03支座和T3-04支座分別布設支座轉角測點。測點平面布置圖如圖2所示。

圖2 測點平面布置示意圖

5 監(jiān)測數據分析

整個水晶連廊共有3個提升段，并在3個不同時間段內完成提升。整體提升作業(yè)采用 “液壓同步提升技術” 進行施工，整個過程對相應應力應變測點和支座轉角位移測點進行實時監(jiān)測。下面對T2-T3S提升段整體提升施工過程中的監(jiān)測數據進行分析。

提升初始階段進行分級加載（約6到8級），在確保沒有任何異常情況下加載至提升段，與拼裝胎架脫離。在確保胎架達到一定高度后（一般為0.5m），懸空靜止24h并做整體檢查，再次確保沒有任何異常情況后便可以正常實施提升，直至合攏。圖3為主桁架桿件實際提升過程中的應變曲線。

圖3 主桁架桿件應變變化示意圖

從圖3可以看出：02主桁架上弦桿應力增量前期處于增大趨勢，在提升合攏后迅速回歸至初值狀態(tài)；斜腹桿應力增量變化不大，提升至合攏后反而有小幅上升；下弦桿與上弦桿變化剛好相反，前期處于減小趨勢，合攏后逐步恢復至初值水平，整體變化幅度較上弦桿小。以上3個測點基本反映了在整體提升過程中提升段的應力變化，桿件在允許受力范圍以內，沒有造成彎扭等不良現(xiàn)象。

從支座轉角位移監(jiān)測數據來看，支座轉角幾乎維持初值不變。這從側面反映了整個提升過程中，提升器荷載有效傳給了臨時胎架和斜拉桿，保證了支座的安全。

6 結論

通過以上分析可得出以下結論：

（1）從監(jiān)測結果來看，該項目自動化監(jiān)測系統(tǒng)實用性高，實時性好，能夠有效滿足大型鋼結構整體提升施工期間安全監(jiān)測的需要，可為工程動態(tài)施工保駕護航；

（2）監(jiān)測數據作為該項目的重要成果，可為后期使用期間結構的安全性評價提供重要依據。