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幕墻屋頂健康監(jiān)測(cè)漫談
來(lái)源:中國(guó)幕墻網(wǎng)收集整理 　作者:龍文志 　日期:2005-12-5 　頁(yè)面功能 【字體：大 中 小】【打印】【投稿】【評(píng)論】
粘合創(chuàng)造價(jià)值 凝聚成就未來(lái) 本次調(diào)查活動(dòng)由杭州之江特別冠名贊助

　　2．大跨度屋頂結(jié)構(gòu)

　　深圳市民中心大廈的屋頂為長(zhǎng)486m、寬156m的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，跨中樹(shù)狀衍架支撐在塔上。該結(jié)構(gòu)屋頂部分安裝了一套健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由傳感器子系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)組成，其中傳感器子系統(tǒng)測(cè)量屋頂部分的風(fēng)壓和反應(yīng)，結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)計(jì)算結(jié)構(gòu)的反應(yīng)并進(jìn)行安全評(píng)定。傳感器子系統(tǒng)包括光纖傳感器、應(yīng)變片、風(fēng)速儀、風(fēng)壓計(jì)和加速度傳感器，其中光纖傳感器和應(yīng)變片測(cè)量結(jié)構(gòu)的應(yīng)變反應(yīng)，加速度傳感器測(cè)量結(jié)構(gòu)的位移和加速度反應(yīng)，風(fēng)速儀和風(fēng)壓計(jì)測(cè)量屋頂?shù)镍P壓分布。結(jié)構(gòu)分析子系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)得到的結(jié)構(gòu)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行屋頂結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別、模型修正和安全評(píng)定。所有監(jiān)測(cè)信號(hào)均儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)局域網(wǎng)和Internet網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。

　　3．波士頓漢考克大廈

　　1971年建成的60層高的波士頓漢考克大廈，是由貝聿銘事務(wù)所設(shè)計(jì)的玻璃的幕墻，共劃分成1.4×3.5m的玻璃10344塊。1968年開(kāi)工，至1971年建成后就陸續(xù)有玻璃破裂。1973年一次風(fēng)暴中吹壞了數(shù)十塊，破玻璃落下來(lái)又砸壞了一些玻璃。至1975年已有兩千多塊玻璃因破裂由木板代替，美麗的漢考克變得千瘡百孔。為此，業(yè)主對(duì)貝聿銘事務(wù)所及有關(guān)的五個(gè)公司提出控告。據(jù)調(diào)查認(rèn)為原因是結(jié)構(gòu)剛度太差和玻璃強(qiáng)度不足(相對(duì)其厚度與面積而言)。決定采取加強(qiáng)中央豎井以增加結(jié)構(gòu)剛度，將玻璃改為鋼化玻璃，這些措施共花施工、材料、設(shè)計(jì)費(fèi)達(dá)數(shù)百萬(wàn)美元，約占建筑總投資的數(shù)1/10�？膊祭锲嬷屑�(jí)法院最后判決，按照6個(gè)單位在事故中的責(zé)任大小來(lái)分?jǐn)傔@筆費(fèi)用，貝聿銘事務(wù)所占4/19，兩個(gè)玻璃制造廠商均占6/19。至此，漢考克大廈又恢復(fù)了閃閃光的從優(yōu)雅的儀容。但是，這樁公案仍未了結(jié)，在修復(fù)后的五年中，又已破裂了55塊。開(kāi)始，為了預(yù)測(cè)即將破裂的玻璃，專門(mén)委派了一小隊(duì)看守人員分散在大街上，拿著望運(yùn)鏡仔細(xì)觀察每一塊玻璃的顏色變化，因而成為波士頓街道生活中的一件新鮮事。現(xiàn)在，這種工作已由電子傳感器健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)代替。這是一種大約有50美分錢幣那樣大小的薄片，每塊玻璃上都貼有一片，這10344片傳感器隨時(shí)將玻璃的內(nèi)部狀態(tài)傳至中央控制室，一旦有玻璃即將破裂，中央控制室即會(huì)發(fā)出指令，并指出其位置，管理人員可迅速將其換掉。

　　三、幕墻屋頂結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)展望
　
　　1．光纖光柵傳感技術(shù)

　　就應(yīng)力測(cè)試而言：傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變片傳感元件的性能也在不斷的提高，作為鋼結(jié)構(gòu)的短期應(yīng)變測(cè)量，還是能滿足工程要求的；但其受環(huán)境影響較大，長(zhǎng)期應(yīng)變測(cè)試的結(jié)果會(huì)嚴(yán)重失真。長(zhǎng)期應(yīng)變測(cè)試，通過(guò)國(guó)內(nèi)外同行的大量實(shí)踐，已將應(yīng)變傳感器鎖定在光纖傳感器上。 光纖光柵傳感技術(shù)的確是一門(mén)新興的監(jiān)測(cè)技術(shù)，而且可以看作是一種智能化的健康監(jiān)測(cè)技術(shù)。光纖可以歸為智能材料一類，它通過(guò)把結(jié)構(gòu)受力、變形的信息轉(zhuǎn)換為光信息，例如光強(qiáng)大小的改變、光柵的反射波長(zhǎng)等光參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)力信息和光信息的互換，最后通過(guò)解調(diào)設(shè)備來(lái)進(jìn)行質(zhì)詢和解調(diào)，從而得到結(jié)構(gòu)應(yīng)變、應(yīng)力與光強(qiáng)變化或者光柵波長(zhǎng)變化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，精度很高。

　　光纖傳感技術(shù)特別是光纖光柵傳感技術(shù)將是未來(lái)重要幕墻屋頂工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的首選技術(shù)，有很大的應(yīng)用和發(fā)展前景。光纖光柵傳感技術(shù)是比較適合應(yīng)用于結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)，目前FBG傳感器也有很多實(shí)際應(yīng)用實(shí)例，的確目前有一個(gè)要認(rèn)真解決的問(wèn)題是解調(diào)儀的穩(wěn)定性和精度，雖然國(guó)內(nèi)廠家已經(jīng)做了不少工作（如上海紫柵、北京品傲、武漢光科等），也有部分具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，但在實(shí)際工程監(jiān)測(cè)中還是有很多工作要繼續(xù)深入研究。

　　2．智能拉索

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種采用光纖光柵傳感器監(jiān)測(cè)拉索應(yīng)力的新技求，并在實(shí)際拱橋吊桿和大型斜拉橋斜拉索的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)光纖光柵的布設(shè)工藝、超張拉時(shí)的應(yīng)力傳感特性和長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)時(shí)的溫度補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了研究．此外，針對(duì)光纖光柵智能拉索的工程應(yīng)用問(wèn)題與困難進(jìn)行了深入探討．與目前己有的索力監(jiān)測(cè)技術(shù)相比較，智能拉索技術(shù)是一種監(jiān)測(cè)索力的可靠手段，具有精度高、絕對(duì)測(cè)量、分布式監(jiān)測(cè)、耐久性好、抗電磁干擾、操作簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在索結(jié)構(gòu)點(diǎn)支幕墻，張弦梁及索結(jié)構(gòu)屋頂具有廣泛的應(yīng)用前景。

　　3．壓電薄膜

　　裂紋萌生和擴(kuò)展的監(jiān)測(cè)是健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的重要研究課題。壓電薄膜是監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的裂紋蔭生與擴(kuò)展是結(jié)構(gòu)損傷定位和安全評(píng)定的最直接、有效的方法，作為一種感知聚合物材料，壓電薄膜（PVDF）具有大變形能力、與基體良好的相容性、面監(jiān)測(cè)、自適應(yīng)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀、靈敏度高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的應(yīng)變變化將導(dǎo)致PVDF的電壓線性變化，PVDF可以用作應(yīng)變傳感器，其靈敏系數(shù)可達(dá)lmV／μs；此外，PVDF覆蓋的面裂紋蔭生將使PVDF產(chǎn)生脈沖電壓，由此信號(hào)可以判斷結(jié)構(gòu)的烈紋萌生。由于壓電材料具有的正、逆壓電效應(yīng)，使得它既可以做驅(qū)動(dòng)器，也可以做傳感器�，F(xiàn)在壓電薄膜可用于幕墻和屋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與損傷識(shí)別方面的技術(shù)有三個(gè)方面，壓電應(yīng)變傳感技術(shù)；壓電阻抗技術(shù)和壓電波檢測(cè)法。
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