广州白云机场二号航站楼钢结构健康监测任务书1. 工程概况及健康监测必要性1.1 工程概况本工程位于广东省广州市花都区，钢结构工程主要分为主楼、指廊、登机桥 三大部分，其中钢结构屋面（主楼+指廊）平面投影面积245301.21 m?,登机桥 平面投影面积46567.50 m?。主楼按变形缝分为6个单元，最大单元尺寸为B区 尺寸216mX 108m，指廊按变形缝分为21个单元，最大单元尺寸为西连接指廊C 区尺寸79mX 144m，登机桥共59条。建筑物安全等级为一级，重要性系数Y O=1.1结构设计基准期为 50 年。使用年限在承载力及正常使用情况下为 50 年；耐 久性下重要构件为 100 年（登机桥为 50 年），次要构件为 50 年。建筑抗震设防 类别为乙类，建筑耐火等级为一级。本工程抗震设防烈度为 6 度，设计地震分组为第 一 组，设计基本地震加 速度值为0.05 g,特征周期0.35 s。整体模型阻尼比 0.035，纯钢结构模型阻尼比 0.02。1）主楼地上3 层，（局部 5 层），建筑物总高度为44 米，主楼框架柱为混凝 土柱和钢管混凝土柱，混凝土楼面柱距为 18X18 米，主楼三层以上钢管混凝土柱 支撑屋面网架钢结构，钢管混凝土柱距为 36X54 米。2）指廊地上3 层（局部4 层），建筑物总高度为30 米。 指廊框架柱均为混 凝土柱，指廊三层以上混凝土柱支撑屋面网架钢结构，标准柱距为 18X36 米。3）登机桥为 59 个单体钢结构、二层或三层的钢桥结构。主楼F:译為il曲1砂,ft 希窝岫卄治&净北JfiJBA北希瓏平面图4）主楼屋盖为自由曲面形状，结构采用正放四角锥网架结构，屋面采用檩 条支承的铝镁锰金属屋面系统。网架平面网格尺寸为3X3m，网架高度为2.5m, 在南北向柱位设置两层加强网架，高度为3.5m，柱位网架总高度6m,网架节点 采用热压成型焊接空心球。网架支承于下部钢管混凝土结构柱及Y字钢柱上， 柱网尺寸54X36m，网架支座采用抗震球形钢支座。屋盖南向悬挑21m。每个分区 单元东西向悬挑 18m。主楼屋面轴测图主楼纵剖面图37.632_ 胡l42.S064222 斗38,3862947129,371主楼横剖面图5）指廊钢结构屋盖采用单层正放四角锥网架钢结构，网架高度为 2.6 米， 网格投影为3X3米正方形网格，整个网架呈拱形。网架上层由双层压型钢板、双 层保温棉及单层铝镁锰屋面板覆盖，下层吊顶。网架支承于下部混凝土结构柱上。 与混凝土连接采用抗震球形支座及大抗拔力球铰钢支座。西指廊屋面轴测图东五指廊 C 区屋盖图西五连廊 C 区屋盖图6）登机桥钢结构均采用钢桁架结构（部分登机桥混合悬索结构），登机桥跨 度方向采用矩型桁架钢结构，垂直跨度方向采用钢梁连接，形成钢框架结构，上、 下两面也采用桁架体系，登机桥跨度为 18-24 米。登机桥钢柱支承于下部混凝土基础上，与混凝土承台采用刚接柱脚连接。登机桥轴测示意图1.2 健康监测必要性本项目体型庞大，安全等级为一级，钢屋面分区尺寸大，最大尺寸216mX 108m，温度作用明显；屋面跨度54m,结构挠度大；屋面造型复杂，风荷载作用 复杂；屋面外挑21m，风致响应明显。支撑屋面网架钢管混凝土柱或混凝土柱 均为悬臂柱，最大悬臂高度25m，风和温度作用效应明显。屋面受风荷载影响很大，每年会遭遇多个台风侵袭，钢结构阻尼小，结构振 动周期比较短，风荷载作用下风致振动明显，目前风工程理论能够给出小尺度、 简单体型的结构上风压力分布，但对大尺度或体型复杂的结构不能从理论上提供 风压力分布和风振系数。目前解决途径为采用风洞试验，为设计提供风压力分布 和风振系数，即提供设计风荷载，但由于风洞工作段的空间限制及风洞试验模型 与原模型结构缩尺比例太大，风洞试验结果与真实结构风压力分布存在较大差 别，成为结构设计荷载的依据不足的重要原因。按建筑工程施工过程结构分析与监测技术规范(JGJ/T302-2013) 3.1.2 条，“针对下列建筑结构，宜进行施工过程结构监测：1 竖向结构构件压缩变形 或差异压缩变形较为显著的、建筑高度300m及以上的超高层建筑。2单跨跨度 不小于60m、且未采用满堂脚手支承及整体均匀卸载施工方法的大跨结构。3悬 臂及向外倾斜悬伸跨度不小于20m、或结构向外倾斜角度不小于15o、或空中连 体结构跨度不小于30m、或上托楼层数量不少于2层且转换结构跨度大于30m等 特殊建筑体型的建筑。4 施工过程中结构整体或局部受力复杂，施工过程中需准 确了解主体或局部结构，或大型临时支撑结构的受力及变形状态的建筑，1）施 工过程增设大型临时支撑且主体结构成型后需拆除时；2）跨度不小于20m的结 构整体提升；3）悬臂及向外倾斜悬伸跨度不小于15m,采用悬臂阶梯延伸施工 方法时； 4）跨度超过 90m 的大跨结构，且采用整体卸载方案时； 5）两个或多 个单体结构分别施工,后期空中合龙时； 6）其他采用特殊施工工艺且施工过程 中存在一定风险的建筑；”。监测内容按 3.1.3 条执行：3.1.3施丁过程结构监测的监测内容叮参照表3.L3进行选择。变形监测环境监测环境监测基础沉降形结构平面变 形风温度地震高层建筑AOOO大跨结构OAOO索结构OOOO应M测项宜监测项O可监测顶鉴于规范要求和本项目的重要性及风荷载、温度场的不确定性，应进行施工 过程中结构重点部位应力、变形、温度、风压、风速、加速度和频率及工程竣工 使用后的健康监测。2. 结构施工与运营健康监测的基本要求2.1 施工与运营健康监测的内容 本项目健康监测的对象为白云机场二号航站楼钢屋盖，包括施工阶段监测和 运营阶段监测两部分，主要监测内容如下：施工阶段：钢结构合拢以及卸载过程中的应力、变形、稳定。 运营阶段：空间网架钢结构关键构件应力、温度、钢结构重要区域风压分布、 风环境特性以及结构整体动力特性等。2.2 施工与运营健康监测系统的功能和目标（1）给出空间网架钢结构施工（运营）过程中关键杆件应力、关键节点的 变形以及结构温度场。（2）提供空间网架钢结构重要区域实际风压分布、风速等信息。（3）有效监测空间网架钢结构运营使用阶段关键构件的受力和安全状态， 实现对重要构件应力超限的多次警报。（4）及时发现结构响应的异常，结构损伤或退化，确保结构运营安全。（5）可以向有关专家提供监测数据，供业主在台风、地震以及其它灾难性 事件后，及时提供实时信息，以实现全面有效的安全评估。（6）为研究大跨空间结构的环境作用、受力状态等提供直接的现场试验模 型、试验系统和试验数据。（7）验证计算假定和参数，为同类结构设计提供有效参考，为规范规程的 修订提供有效资料。2.3 结构健康监测的基本要求（1）监测系统应具有“可视化”的人机交互界面，其面向对象主要为系统 管理维护人员。中心数据库须具备完善的数据管理功能（如存储、打印、显示等）。（2）进行实时监控，实现结构响应状况连续稳定的监测。（3）针对关键构件的应力应变采用统一的采集系统，各种不同类型的数据 实时同步采集；同步采集难度较大时，在不降低健康监测有效性的前提下，可采 用准同步采集。（4）对于应力应变监测，应从卸载开始前一状态进行监测，以取得系统性 的结果：运营阶段监测系统应与施工阶段监测系统无缝连接。2.4 监测执行的主要技术标准2.4.1 主要技术标准（1）建筑变形测量规范 JCJ 8-2007（2）工程测量规范GB50026-2007（3）钢结构施工规范GB50755-2012（4）建筑结构检测技术标准 GB/T50344-2004（5）钢结构现场检测技术标准 GB/T50621-2010（6）建筑工程施工过程结构分析与监测技术规范 JGJ/T302-2013（7 ）结构建康监测系统设计标准CECS333 : 20122.4.2 测量级别（1）本技术要求中，个别专项指标高于上述标准者，应按专项指标要求执 行；（2）基于本项目结构形式的特殊性，监测单位须根据本项目的实际情况和 特点，在上述国家标准的基础上，制订更为严格可靠、妥善可行的方案3. 监测详细技术要求3.1 风速监测技术要求作为参照，需要同步监测白云国际机场环境参考风速3.1.1 测点要求风速仪测点要求场地开阔，周围干扰小，且能作为白云国际机场的风环境 参考。需要同时安装 8 个三维超声风速仪和 1 个两维机械螺旋桨式风速仪。测点 位置见布置图。3.1.2 风速监测技术指标要求螺旋桨风速仪测量风速范围060m/s,精度0.5m/s；风向范围0360。，精 度 0.5o。超声风速仪测量风速范围060m/s，精度0.01m/s；风向范围0360。，精 度0.1。；风攻角（仰角）范围+60 ,精度0.1。3.1.3 监测频率要求参与风速监测在结构使用过程中实施。在结构运营使用过程中，在每次大 风过程中（8 级风或以上），监测所择观测点的频率和加速度变化情况，提交监 测报告，竣工后观测不少于3年。3.2 风压监测技术要求3.2.1 测点要求参考风洞试验的风压分布结果，选择两个区域，主楼区域布置 34 个风压传 感器，指廊及登机桥布置 56个风压传感器，共 90 个测点。测点位置见布置图。3.2.2 风压监测技术指标要求选择差压传感器，工作温度-10oC70oC,测量范围+2500Pa,具备防水性能。3.2.3 监测频率结构风压监测在结构运营过程中实施。在结构运营使用过程中，在每次大风 过程中（8 级或以上），监测所选择观测点的风压变化情况，提交监测报告，竣 工后观测不少于3 年。3.3 结构关键部位应变监测技术要求3.3.1 测点要求主楼屋盖下弦及腹杆布置75个传感器，主楼钢管柱及Y字柱布置140个传 感器，指廊及登机桥屋盖下弦及腹杆布置 33传感器，共布置测点 248 个。位置 见布置图。3.3.2 应变监测技术指标要求应变监测采用振弦式传感器，该传感器具有稳定、长期及采样频率较低的特 点。所选择的应变传感器的测量精度、量程应满足本项目构件应力应变幅度的实际要求，且测量精度不低于1 8、量程不少于3000卩。要求传感性及其监测系统稳定性好、搞干扰强、耐久性好。3.3.3 监测频率要求结构施工及运营过程中，应连续监测。在以下各时期监测所选择构件的应变 变化情况，提交监测报告；1）结构施工过程中，需要监测“卸载”过程中所选择构件的应变变化情况 及时提交监测报告；2）结构运营使用过程中，在以下各时期监测所选择构件的应变变化情况， 提交监测报告；一每次大风过程中（8 级风或以上）；一本地烈度 4度及以上地震；一任何异常情况3）竣工验收后免费观测不少于 3 年，免费检测期间，所有传感器等监测设 备因非人为损坏而导致监测工作失效，检测单位须在 48小时内给予免费更换。3.4 结构施工过程关键节点变形监测技术要求3.4.1 测点要求选择主航站楼屋盖、指廊屋盖、登机桥关键节点进行施工过程变形监测，主 航站楼监测点共计70个，指廊及登机桥监测点共计 19个。共布置测点89 个。 测点位置见布置图。3.4.2 变形监测技术指标要求结构施工过程选定测点的变形观测需要得到选定点三个方向的位移数据，进 行静态定期监测，可采用全站仪观测，所选