2010上海世博会英国馆结构健康监测研究

摘要

近年来,快速增长的中国建筑行业已成为推动国民经济发展的重要动力。中国政府四万亿的经济刺激计划,还有2008北京奥运会、2010上海世博会、广州亚运会等大型国际盛会的相继举办,都大力推动了建筑行业的快速发展。一大批造型别致,规模庞大,结构复杂的新式建筑顺应着时代的潮流在我国大地上拔地而起。然而不容忽视的是建筑行业的快速发展与建筑结构安全之间的矛盾也日益突出,工程事故屡见不鲜。结构健康监测技术作为一种有效的手段,可以对结构的真实状况进行监控和评估,有效避免了工程事故的发生,具有重要的工程意义。
　　 本文以上海世博会英国馆结构健康监测作为背景,并依托国家“863”课题“复杂环境下大跨度空间结构的灾变预警”,对英国馆在施工及展出阶段的结构健康监测技术进行研究,实时,准确地跟踪了结构真实工作状态,并研发了一套服务于英国馆结构健康监测的信息管理系统,在保障结构安全的同时,又实现了监测信息的共享与可视化。
　　 首先,本文对现有的监测方法进行了系统的梳理。从技术原理和实用性出发,主要对应变监测、振动监测和变形监测在各自检测领域中所采用的方法进行总结和比较,归纳出各自的优缺点,并结合工程的实际情况,选择出适合英国馆的结构监测方法。应变、振动监测采用课题组自行研发的一套基于无线传感技术的监测系统,变形监测采用由徕卡公司推出的一套测量系统,并分别对以上两个系统进行相关介绍。
　　 其次,依托课题已有监测设备和系统,在英国馆结构施工和展出阶段,对结构的受力情况、动力响应及几何变形进行全天候自动化实时监控,将监测所得的数据与之前理论计算结果进行对比分析,从中掌控了英国馆结构的真实工作状态和变化规律。保障了英国馆施工过程的安全和世博会期间的顺利展出。
　　 最后,研发了一套服务于英国馆结构健康监测的信息管理系统,该系统运用于web网络平台,并采用数据库技术对长期监测采集的海量数据进行科学,合理的分类管理,实现数据的表格输出和曲线展示,以直观,形象的表现手法为多方人员创造了一个信息交流的平台。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 世博会与英国馆简介

1.2.1 世博会建筑结构的发展

1.2.2 上海世博会简介

1.2.3 英国馆工程概况

1.3 结构健康监测的研究现状

1.3.1 结构健康监测的概念和意义

1.3.2 结构健康监测系统的组成

1.3.3 结构健康监测工程信息系统集成技术

1.4 本文的主要工作

第2章 英国馆结构健康监测方法与系统

2.1 英国馆结构健康监测方法

2.1.1 应力应变监测

2.1.2 几何变形监测

2.1.3 结构振动监测

2.2 结构应力应变、振动监测系统

2.2.1 基于无线传感技术的监测硬件系统

2.2.2 基于无线传感技术的监测软件系统

2.2.3 无线传感网络的组网技术

2.2.4 远程监控模式

2.3 结构几何变形监测系统

2.3.1 结构几何变形监测的硬件系统

2.3.2 结构几何变形监测的软件系统

2.4 小结

第3章 英国馆结构健康监测结果与分析

3.1 英国馆结构工程概况

3.1.1 英国馆结构的构成分析

3.1.2 英国馆结构的理论分析

3.2 工程监测方案

3.2.1 监测目的和内容

3.2.2 监测系统的建立

3.2.3 测点布置

3.3 监测结果分析

3.3.1 应力监测分析

3.3.2 变形监测分析

3.3.3 振动监测分析

3.4 小结

第4章 服务于英国馆结构健康监测的信息管理系统研发

4.1 信息管理系统综述

4.1.1 信息系统的基本概念

4.1.2 常见的几种典型信息系统

4.1.3 土木工程信息管理系统的建设

4.2 结构健康监测信息管理系统的设计研究

4.2.1 系统设计的基本要求

4.2.2 系统模式及总体架构

4.2.3 系统实现的工具选择

4.2.4 数据处理方法

4.2.5 数据库设计

4.3 英国馆结构健康监测信息管理系统可视化实现

4.3.1 系统文档的组织结构

4.3.2 访问控制

4.3.3 系统首页

4.3.4 信息显示模块

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

作者简介