白云機場鋼結(jié)構(gòu)監(jiān)測任務書

1、廣州白云機場二號航站樓鋼結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測任務書1.工程概況及健康監(jiān)測必要性1.1工程概況本工程位于廣東省廣州市花都區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)工程主要分為主樓、指廊、登機橋三大部分，其中鋼結(jié)構(gòu)屋面（主樓+指廊）平面投影面積245301.21，登機橋平面投影面積46567.50。主樓按變形縫分為6個單元，最大單元尺寸為b區(qū)尺寸216m108m，指廊按變形縫分為21個單元，最大單元尺寸為西連接指廊c區(qū)尺寸79m144m，登機橋共59條。建筑物安全等級為一級，重要性系數(shù)o=1.1結(jié)構(gòu)設計基準期為50年。使用年限在承載力及正常使用情況下為50年； 耐久性下重要構(gòu)件為100年（登機橋為50年），次要構(gòu)件為50年。建筑抗震設防

2、類別為乙類，建筑耐火等級為一級。本工程抗震設防烈度為 6 度，設計地震分組為第 一 組，設計基本地震加速度值為 0.05 g，特征周期 0.35 s 。整體模型阻尼比0.035，純鋼結(jié)構(gòu)模型阻尼比0.02。1）主樓地上3層，（局部5層），建筑物總高度為44米，主樓框架柱為混凝土柱和鋼管混凝土柱，混凝土樓面柱距為18x18米，主樓三層以上鋼管混凝土柱支撐屋面網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)，鋼管混凝土柱距為36x54米。2）指廊地上3層（局部4層），建筑物總高度為30米。 指廊框架柱均為混凝土柱，指廊三層以上混凝土柱支撐屋面網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)，標準柱距為18x36米。3）登機橋為59個單體鋼結(jié)構(gòu)、二層或三層的鋼橋結(jié)構(gòu)。 平面

3、圖4）主樓屋蓋為自由曲面形狀，結(jié)構(gòu)采用正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，屋面采用檁條支承的鋁鎂錳金屬屋面系統(tǒng)。網(wǎng)架平面網(wǎng)格尺寸為3x3m，網(wǎng)架高度為2.5m，在南北向柱位設置兩層加強網(wǎng)架，高度為3.5m，柱位網(wǎng)架總高度6m，網(wǎng)架節(jié)點采用熱壓成型焊接空心球。 網(wǎng)架支承于下部鋼管混凝土結(jié)構(gòu)柱及y字鋼柱上，柱網(wǎng)尺寸54x36m，網(wǎng)架支座采用抗震球形鋼支座。屋蓋南向懸挑21m。每個分區(qū)單元東西向懸挑18m。主樓屋面軸測圖主樓縱剖面圖主樓橫剖面圖5）指廊鋼結(jié)構(gòu)屋蓋采用單層正放四角錐網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架高度為2.6米，網(wǎng)格投影為3x3米正方形網(wǎng)格，整個網(wǎng)架呈拱形。網(wǎng)架上層由雙層壓型鋼板、雙層保溫棉及單層鋁鎂錳屋面板覆蓋，下

4、層吊頂。網(wǎng)架支承于下部混凝土結(jié)構(gòu)柱上。與混凝土連接采用抗震球形支座及大抗拔力球鉸鋼支座。西指廊屋面軸測圖西五連廊c區(qū)屋蓋圖東五指廊c區(qū)屋蓋圖6）登機橋鋼結(jié)構(gòu)均采用鋼桁架結(jié)構(gòu)（部分登機橋混合懸索結(jié)構(gòu)），登機橋跨度方向采用矩型桁架鋼結(jié)構(gòu)，垂直跨度方向采用鋼梁連接，形成鋼框架結(jié)構(gòu)，上、下兩面也采用桁架體系，登機橋跨度為18-24米。登機橋鋼柱支承于下部混凝土基礎上，與混凝土承臺采用剛接柱腳連接。登機橋軸測示意圖1.2健康監(jiān)測必要性本項目體型龐大，安全等級為一級，鋼屋面分區(qū)尺寸大，最大尺寸216m108m，溫度作用明顯；屋面跨度54m，結(jié)構(gòu)撓度大；屋面造型復雜，風荷載作用復雜；屋面外挑21m，風致響應

5、明顯。 支撐屋面網(wǎng)架鋼管混凝土柱或混凝土柱均為懸臂柱，最大懸臂高度25m，風和溫度作用效應明顯。屋面受風荷載影響很大，每年會遭遇多個臺風侵襲，鋼結(jié)構(gòu)阻尼小，結(jié)構(gòu)振動周期比較短，風荷載作用下風致振動明顯，目前風工程理論能夠給出小尺度、簡單體型的結(jié)構(gòu)上風壓力分布，但對大尺度或體型復雜的結(jié)構(gòu)不能從理論上提供風壓力分布和風振系數(shù)。目前解決途徑為采用風洞試驗，為設計提供風壓力分布和風振系數(shù)，即提供設計風荷載，但由于風洞工作段的空間限制及風洞試驗模型與原模型結(jié)構(gòu)縮尺比例太大，風洞試驗結(jié)果與真實結(jié)構(gòu)風壓力分布存在較大差別，成為結(jié)構(gòu)設計荷載的依據(jù)不足的重要原因。按建筑工程施工過程結(jié)構(gòu)分析與監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（jgj

6、/t302-2013）3.1.2條，“針對下列建筑結(jié)構(gòu)，宜進行施工過程結(jié)構(gòu)監(jiān)測：1 豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件壓縮變形或差異壓縮變形較為顯著的、建筑高度300m及以上的超高層建筑。 2單跨跨度不小于60m、且未采用滿堂腳手支承及整體均勻卸載施工方法的大跨結(jié)構(gòu)。3 懸臂及向外傾斜懸伸跨度不小于20m、或結(jié)構(gòu)向外傾斜角度不小于15o、或空中連體結(jié)構(gòu)跨度不小于30m、或上托樓層數(shù)量不少于2層且轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)跨度大于30m等特殊建筑體型的建筑。4 施工過程中結(jié)構(gòu)整體或局部受力復雜，施工過程中需準確了解主體或局部結(jié)構(gòu)，或大型臨時支撐結(jié)構(gòu)的受力及變形狀態(tài)的建筑，1）施工過程增設大型臨時支撐且主體結(jié)構(gòu)成型后需拆除時；2）跨度不

7、小于20m的結(jié)構(gòu)整體提升； 3）懸臂及向外傾斜懸伸跨度不小于15m，采用懸臂階梯延伸施工方法時；4）跨度超過90m的大跨結(jié)構(gòu)，且采用整體卸載方案時； 5）兩個或多個單體結(jié)構(gòu)分別施工，后期空中合龍時；6）其他采用特殊施工工藝且施工過程中存在一定風險的建筑；”。監(jiān)測內(nèi)容按3.1.3條執(zhí)行：鑒于規(guī)范要求和本項目的重要性及風荷載、溫度場的不確定性，應進行施工過程中結(jié)構(gòu)重點部位應力、變形、溫度、風壓、風速、加速度和頻率及工程竣工使用后的健康監(jiān)測。2. 結(jié)構(gòu)施工與運營健康監(jiān)測的基本要求2.1 施工與運營健康監(jiān)測的內(nèi)容本項目健康監(jiān)測的對象為白云機場二號航站樓鋼屋蓋，包括施工階段監(jiān)測和運營階段監(jiān)測兩部分，主要

8、監(jiān)測內(nèi)容如下：施工階段：鋼結(jié)構(gòu)合攏以及卸載過程中的應力、變形、穩(wěn)定。運營階段：空間網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件應力、溫度、鋼結(jié)構(gòu)重要區(qū)域風壓分布、風環(huán)境特性以及結(jié)構(gòu)整體動力特性等。2.2 施工與運營健康監(jiān)測系統(tǒng)的功能和目標（1）給出空間網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)施工（運營）過程中關(guān)鍵桿件應力、關(guān)鍵節(jié)點的變形以及結(jié)構(gòu)溫度場。（2）提供空間網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)重要區(qū)域?qū)嶋H風壓分布、風速等信息。（3）有效監(jiān)測空間網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)運營使用階段關(guān)鍵構(gòu)件的受力和安全狀態(tài)，實現(xiàn)對重要構(gòu)件應力超限的多次警報。（4）及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)響應的異常，結(jié)構(gòu)損傷或退化，確保結(jié)構(gòu)運營安全。（5）可以向有關(guān)專家提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，供業(yè)主在臺風、地震以及其它災難性事件后，及時提

9、供實時信息，以實現(xiàn)全面有效的安全評估。（6）為研究大跨空間結(jié)構(gòu)的環(huán)境作用、受力狀態(tài)等提供直接的現(xiàn)場試驗模型、試驗系統(tǒng)和試驗數(shù)據(jù)。（7）驗證計算假定和參數(shù)，為同類結(jié)構(gòu)設計提供有效參考，為規(guī)范規(guī)程的修訂提供有效資料。2.3 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的基本要求（1）監(jiān)測系統(tǒng)應具有“可視化”的人機交互界面，其面向?qū)ο笾饕獮橄到y(tǒng)管理維護人員。中心數(shù)據(jù)庫須具備完善的數(shù)據(jù)管理功能（如存儲、打印、顯示等）。（2）進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)響應狀況連續(xù)穩(wěn)定的監(jiān)測。（3）針對關(guān)鍵構(gòu)件的應力應變采用統(tǒng)一的采集系統(tǒng)，各種不同類型的數(shù)據(jù)實時同步采集；同步采集難度較大時，在不降低健康監(jiān)測有效性的前提下，可采用準同步采集。（4）對于應力應

10、變監(jiān)測，應從卸載開始前一狀態(tài)進行監(jiān)測，以取得系統(tǒng)性的結(jié)果：運營階段監(jiān)測系統(tǒng)應與施工階段監(jiān)測系統(tǒng)無縫連接。2.4 監(jiān)測執(zhí)行的主要技術(shù)標準2.4.1 主要技術(shù)標準（1）建筑變形測量規(guī)范 jcj 8-2007（2）工程測量規(guī)范 gb50026-2007（3）鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范 gb50755-2012 (4) 建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標準 gb/t50344-2004 （5）鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場檢測技術(shù)標準 gb/t50621-2010 （6）建筑工程施工過程結(jié)構(gòu)分析與監(jiān)測技術(shù)規(guī)范 jgj/t302-2013 (7 ) 結(jié)構(gòu)建康監(jiān)測系統(tǒng)設計標準cecs33320122.4.2 測量級別（1）本技術(shù)要求中，個別專項指標高于

11、上述標準者，應按專項指標要求執(zhí)行；（2）基于本項目結(jié)構(gòu)形式的特殊性，監(jiān)測單位須根據(jù)本項目的實際情況和特點，在上述國家標準的基礎上，制訂更為嚴格可靠、妥善可行的方案3. 監(jiān)測詳細技術(shù)要求3.1 風速監(jiān)測技術(shù)要求 作為參照，需要同步監(jiān)測白云國際機場環(huán)境參考風速3.1.1 測點要求 風速儀測點要求場地開闊，周圍干擾小，且能作為白云國際機場的風環(huán)境參考。需要同時安裝8個三維超聲風速儀和1個兩維機械螺旋槳式風速儀。測點位置見布置圖。3.1.2 風速監(jiān)測技術(shù)指標要求 螺旋槳風速儀測量風速范圍 060m/s，精度0.5m/s；風向范圍 0360o，精度 0.5o。 超聲風速儀測量風速范圍 060m/s，精度

12、0.01m/s；風向范圍 0360o，精度0.1o；風攻角（仰角）范圍+60 o，精度0.1 o。3.1.3 監(jiān)測頻率要求 參與風速監(jiān)測在結(jié)構(gòu)使用過程中實施。在結(jié)構(gòu)運營使用過程中，在每次大風過程中（8級風或以上），監(jiān)測所擇觀測點的頻率和加速度變化情況，提交監(jiān)測報告，竣工后觀測不少于3年。3.2 風壓監(jiān)測技術(shù)要求3.2.1 測點要求參考風洞試驗的風壓分布結(jié)果，選擇兩個區(qū)域，主樓區(qū)域布置34個風壓傳感器，指廊及登機橋布置56個風壓傳感器，共90個測點。測點位置見布置圖。3.2.2 風壓監(jiān)測技術(shù)指標要求選擇差壓傳感器，工作溫度-10 oc70 oc，測量范圍+2500pa，具備防水性能。3.2.3

13、監(jiān)測頻率結(jié)構(gòu)風壓監(jiān)測在結(jié)構(gòu)運營過程中實施。在結(jié)構(gòu)運營使用過程中，在每次大風過程中（8級或以上），監(jiān)測所選擇觀測點的風壓變化情況，提交監(jiān)測報告，竣工后觀測不少于3年。3.3 結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位應變監(jiān)測技術(shù)要求3.3.1 測點要求主樓屋蓋下弦及腹桿布置75個傳感器，主樓鋼管柱及y字柱布置140個傳感器，指廊及登機橋屋蓋下弦及腹桿布置33傳感器，共布置測點248個。位置見布置圖。3.3.2 應變監(jiān)測技術(shù)指標要求應變監(jiān)測采用振弦式傳感器，該傳感器具有穩(wěn)定、長期及采樣頻率較低的特點。所選擇的應變傳感器的測量精度、量程應滿足本項目構(gòu)件應力應變幅度的實際要求，且測量精度不低于1、量程不少于3000。要求傳感性及其

14、監(jiān)測系統(tǒng)穩(wěn)定性好、搞干擾強、耐久性好。3.3.3 監(jiān)測頻率要求結(jié)構(gòu)施工及運營過程中，應連續(xù)監(jiān)測。在以下各時期監(jiān)測所選擇構(gòu)件的應變變化情況，提交監(jiān)測報告；1）結(jié)構(gòu)施工過程中，需要監(jiān)測“卸載”過程中所選擇構(gòu)件的應變變化情況，及時提交監(jiān)測報告；2）結(jié)構(gòu)運營使用過程中，在以下各時期監(jiān)測所選擇構(gòu)件的應變變化情況，提交監(jiān)測報告；一每次大風過程中（8級風或以上）；一本地烈度4度及以上地震；一任何異常情況3）竣工驗收后免費觀測不少于3年，免費檢測期間，所有傳感器等監(jiān)測設備因非人為損壞而導致監(jiān)測工作失效，檢測單位須在48小時內(nèi)給予免費更換。3.4 結(jié)構(gòu)施工過程關(guān)鍵節(jié)點變形監(jiān)測技術(shù)要求3.4.1 測點要求選擇主航

15、站樓屋蓋、指廊屋蓋、登機橋關(guān)鍵節(jié)點進行施工過程變形監(jiān)測，主航站樓監(jiān)測點共計70個，指廊及登機橋監(jiān)測點共計19個。共布置測點89個。測點位置見布置圖。3.4.2 變形監(jiān)測技術(shù)指標要求結(jié)構(gòu)施工過程選定測點的變形觀測需要得到選定點三個方向的位移數(shù)據(jù)，進行靜態(tài)定期監(jiān)測，可采用全站儀觀測，所選用全站儀測角精度需要在1秒以上，測距精度須在1mm + 2ppm以上。伸縮縫的相對變形監(jiān)測可采用485數(shù)字式位移計，該傳感器具有穩(wěn)定、長期及采樣頻率較低的特點。3.4.3 監(jiān)測頻率要求結(jié)構(gòu)施工工程中，應采集穩(wěn)定的初始值，合龍及卸載階段應跟蹤進行監(jiān)測，監(jiān)測關(guān)鍵步驟節(jié)點的變形情況：1） 結(jié)構(gòu)施工過程中，需要監(jiān)測“合龍”

16、過程中所監(jiān)測節(jié)點變形變化情況，及時提交監(jiān)測報告；2） 結(jié)構(gòu)施工過程中，需要監(jiān)測“卸載”過程中所監(jiān)測節(jié)點的變形變化情況，及時提交監(jiān)測報告；3） 結(jié)構(gòu)施工過程中，屋面、墻面、檁條等外荷載施加后，監(jiān)測結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點的變形變化情況，及時提交監(jiān)測報告。3.5 溫度監(jiān)測技術(shù)要求3.5.1 測點要求溫度監(jiān)測測點布置與應力測點布置位置相同，監(jiān)測點能提供鋼結(jié)構(gòu)合龍時的溫度場分布。主樓布置溫度監(jiān)測點26個。測點位置見布置圖。3.5.2 溫度監(jiān)測技術(shù)指標要求選擇半導體熱敏電阻或鉑電阻，測量范圍-20 oc100 oc，線性度1（%f.s.），精度1 oc，具備防水性能。3.5.3 監(jiān)測頻率結(jié)構(gòu)合龍階段提供鋼結(jié)構(gòu)的溫度

17、場，其余監(jiān)測頻率與應力監(jiān)測一致。3.6 結(jié)構(gòu)動力特性監(jiān)測技術(shù)要求3.6.1 測點要求 結(jié)合結(jié)構(gòu)力學性能、風洞試驗的風壓分布結(jié)果及風振特性，主樓布置27個監(jiān)測點，指廊及登機橋布置24個監(jiān)測點，共布置51個結(jié)構(gòu)動力特性監(jiān)測點，其中4個監(jiān)測點同時作為結(jié)構(gòu)動態(tài)位移監(jiān)測點。3.6.2 動力特性監(jiān)測技術(shù)指標要求 選擇加速度（或速度、位移）傳感器，傳感器要求低頻性能好，頻響范圍優(yōu)于0.3hz120hz，最小分辨率優(yōu)于10-5g，橫向5%，動態(tài)范圍優(yōu)于100db，具有穩(wěn)定、長期和采樣頻率高的特點。3.6.3 監(jiān)測頻率 結(jié)構(gòu)動力特性監(jiān)測在結(jié)構(gòu)運營過程中實施。在結(jié)構(gòu)運營使用階段，在每次大風過程中（8級或以上）及a

18、pm運行過程中每年4次監(jiān)測所選擇觀測點的動力里程情況，分析結(jié)構(gòu)的動力特性，提交監(jiān)測報告，竣工后觀測不少于3年。4. 成果提交、設備保護及其它4.1 制定監(jiān)測方案 1） 監(jiān)測單位應根據(jù)本技術(shù)任務書、本項目的特性，以及相關(guān)標準在簽訂監(jiān)測合同后15天內(nèi)制訂監(jiān)測方案，經(jīng)招標人審批通過后方可實施。2） 監(jiān)測單位應根據(jù)本工程實際情況及監(jiān)測項目要求，對本任務書擬定的測點布置、測點數(shù)量可作適當調(diào)整和優(yōu)化，并復核設備選用的可行性；所有調(diào)整和優(yōu)化應經(jīng)批準后方可實施。3） 監(jiān)測單位應在接到招標人通知后，即安排人員、設備進場實施安裝。4.2 設備的監(jiān)測、保護 1） 所有監(jiān)測項目所選用的監(jiān)測設備及監(jiān)測措施均應符合國家及地方相關(guān)規(guī)范或標準的要求；所有設備具有出廠檢驗單和合格證后方可使用，國外原裝進口產(chǎn)品尚需出具報關(guān)單。 2）所有設備（包括導線、光纖等）安裝后應做妥善可靠保護，避免其受自然（含鼠患等）或人為損壞，并定期進行檢查，必要時應進行替換。4.3 成果整理、質(zhì)量檢查及成果提交 1）在結(jié)構(gòu)施工及運營階段的相關(guān)時期，提交結(jié)構(gòu)監(jiān)測的分析結(jié)果報告，驗證網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)施工及使用階段的安全性。其內(nèi)容包括但不限于： 一 關(guān)鍵構(gòu)件的應力、位移等響應的監(jiān)測報告。比較關(guān)鍵構(gòu)件及節(jié)點的應力、位移與計算分析的一