鋼結構施工過程健康監測技術研究與應用

張磊

摘要：隨著我國社會經濟的快速發展，建筑工程項目建設規模不斷擴大，大型鋼結構建筑數量不斷增加。鋼結構建筑工程建設較為復雜，建設規模也較為龐大，在現代建筑結構中有著較為廣泛的應用，但同時，鋼結構施工中也很容易出現各種安全事故，而通過對健康監測技術的有效應用，能夠充分保障鋼結構施工安全。本文通過實例，對鋼結構施工過程健康監測技術的應用情況進行了研究，以供參考。

關鍵詞：鋼結構;施工過程;健康監測技術;應用

當前，我國建筑行業技術水平不斷提升，大型鋼結構更是評價建筑工程建設水平的重要標準。隨著我國建筑工程施工技術日漸成熟，大型鋼結構也被廣泛應用于一些大型的建筑施工中，比如大型機場候機樓、大型體育館及大型會議展覽重心等，通過對大型鋼結構技術的有效應用，能夠促進建筑工程行業的進一步發展。針對鋼結構施工中存在安全風險問題，利用健康監測技術對施工過程進行監測，可以更加及時的發現施工中存在的安全隱患，進而充分保障鋼結構施工安全，有利于建筑工程行業的長遠發展。

1、鋼結構施工過程健康監測技術的內容及意義

1.1鋼結構施工過程的方法及特征

現代建筑工程項目中，大型建筑工程建設中對鋼結構的應用更加廣泛，在實際建設過程中，采用高空滑移法或地面吊裝法都可以完成鋼結構的安裝。在鋼結構施工中，需要采用從局部到整體的建設模式，但按照這一施工流程進行施工，鋼結構所承受的壓力也會出現一定的差異。不同種類鋼材在實際應用中也會呈現不同的狀態，施工中很容易出現受力不平衡的問題，進而導致鋼結構坍塌，造成嚴重的安全事故問題。因此，為保證鋼結構施工安全，就一定要嚴格按照施工圖紙內容進行施工，并要按照相應的施工流程，采取正確的施工方式，假期那個對健康監測技術的應用研究，對鋼結構的具體情況進行監測，以保證鋼結構施工安全。

1.2鋼結構施工過程監測目的及意義

鋼結構大多被應用于大型建筑物中，而在實際施工中，大型建筑物對人力、財力、物力等資金資源的需求較為龐大，因此，在這一過程中，從施工準備到施工完畢的各個階段工程人員都面臨著很大的壓力。對于建筑設計人員來說，建筑物設計之前就要做好充分的調查工作，但相應的設計內容與實際施工之間還是會存在一定的差距，進而會導致工程施工中很容易出現安全事故，因此，為保證施工安全，就需要加強對健康監測技術的應用，對施工過程進行監測，確保施工過程符合設計圖紙內容要求，才能保證鋼結構建筑的建設質量，并確保建筑物的正常使用[1]。在大型建筑物鋼結構施工中應用健康監測技術，其主要是對建筑物關鍵位置的監測，對施工中鋼結構壓力的變化規律進行分析，進而為施工提供準確的數據支撐，這樣可以更加及時的發現施工中存在的問題，并進行解決，有利于充分保障工程建設安全。

2、鋼結構施工過程中健康監測技術的具體應用分析

在中民筑友（南京）綠色建筑研發生產中心項目的預制構件廠房項目中，需要建設一棟八連跨單層門式鋼架工業車間。廠房長184.40m，寬194.70m，建筑高度為14.3米（檐口標高），建筑面積約35980.56m2，每跨24米，建筑設計使用年限為50年，易于替換構件設計使用年限為25年，建筑耐火等級2級，耐火等級戊級，抗震設防烈度7度。整棟廠房所有材料均采用一致的顏色（包含墻面、屋面、門、窗等），為保證工程建設質量，施工中采用了健康監測技術，對建筑施工過程中的一些關鍵點進行了有效的監測。

2.1幾何變形監測

本次工程建設過程中，鋼結構幾何變形問題是監測工作中的關鍵內容，健康監測技術的實際應用中，對相應的幾何監測目標進行測量，確定相關鋼結構變形體的空間位置與內部形態的變化規律，才能確定具體問題，進而采取相應的方法充分保障鋼結構的穩定性。幾何變形監測中，可以采取相應的測量儀器對變形體的空間三維幾何形態變化情況進行監測，常見的測量儀器包括水準儀、經緯儀、激光測距儀、全站儀及相關攝影測量設備等，這些是常見的地面測量技術，技術總體上相對成熟，也有著很好的通用性，相關精度也能充分滿足監測需要，可以對相關變形體的具體信息與趨勢進行有效的監測[2]。但同時，常規地面測量儀器也有著較為明顯的缺點，容易受到施工作業面的干擾，且難以實現動態、連續、遠程監測工作要求。當前，電子技術、激光技術、遠程通信技術、主動控制技術技空間定位技術不斷發展，鋼結構施工健康監測中，可以利用GPS技術、激光三維掃描儀及測量智能機器人等技術，結合通信網絡，對鋼結構施工進行全天候連續自動實時監測，在鋼結構幾何變形監測中發揮著重要的作用，能夠有效提升鋼結構施工監測效率。

2.2應力監測

在本次工程施工中，還重點監測了鋼結構構件截面的應力情況，不管是哪種鋼結構，相應的指定點應力與其幾何位置也相對一致，但在施工過程中，其應力值也會不斷發生變化。在這一過程中，某一刻的應力值是否與理論分析值相同，是否符合安全規范要求，這是施工監測中的核心內容[3]。為有效保障鋼結構施工安全，就一定要重視鋼結構應力監測，如果監測結果存在問題，就要停止施工，確定具體的原因，并及時采取相應的解決措施。在本次工程施工中，其中永久結構監測中，相應的監測點位包括最大應力點、應力變化較大點、施工關鍵點及體現環境影響特征點。工程采用的現場吊裝施工方式，為獲得吊裝過程中相關鋼結構的真實受力情況，可以在相應的關鍵構件與節點布設振弦式傳感器，或在兩側結構及中間提升部分結構上粘貼反光片，對吊裝過程中兩側結構的垂直度與提升部分結構的撓度進行有效監測。通過在提升部分結構頂面橫梁節點設置無線三向加速度傳感器，可以有效獲得相應的振動情況[4]。相關傳感器主要堆相應的應力進行測試和校核。本次工程現場施工情況較為復雜，且施工持續時間較長，應力監測中需要以初始零點作為起點。應力監測主要采用的是振弦式傳感器，這一儀器有著較好的穩定性，且使用較為方便，能夠應變累計功能，有著很強的抗干擾能力，對數據的采集也相對便捷。光纖傳感器更為便捷，也是更為準確的應力監測儀器，是當前鋼結構應力監測中的重要設備。

2.3索力監測

鋼結構施工中，拉索能夠承受相應的拉力，在鋼結構施工中有著廣泛的應用，拉索所參與的結構類型眾多，主要包括索析架、索彎頂及張弦梁等。在拉索結構施工之前，要做好索力測試工作，保證測試結果符合施工要求，才能確保拉索結構成功修建。在鋼結構施工過程中，常見的索力測定方法包括壓力表測定法、壓力傳感器測定法、頻率法及磁通量法。其中，張拉拉索的索力測定所適用的是壓力傳感器合壓力表測定法，鋼結構索力長期監測則可以采用頻率法和磁通量法。

3、結語

綜上所述，本文結合實例，對鋼結構施工健康監測技術進行了研究。隨著我國大型建筑項目數量不斷增加，鋼結構被廣泛應用于大型建筑中，但在鋼結構施工中，由于施工環境相對復雜，存在不少的安全隱患，為充分保障施工安全，就需要應用健康監測技術，對施工過程進行動態、連續監測。通過對健康監測技術的有效應用，可以準確判斷鋼結構施工狀態，能夠有效判斷鋼結構應力、變形、振動等問題，有助于施工人員更好的確定鋼結構施工問題，減少安全隱患，并充分保障鋼結構施工安全。

參考文獻

[1]田志昌，趙升，等.大跨空間鋼結構用體育場健康監測系統的整體設計[J].建筑技術開發，2021，48（18）：2.

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[3]許鍇，王漢武.港珠澳大橋珠海口岸鋼結構健康監測方案[J].中國建筑金屬結構，2020（5）：3.

[4]李平，饒軍應，等.深圳某會展中心鋼結構健康監測系統設計與實踐[J].新型工業化，2019，9（5）：5.