工程力学 ›› 2018, Vol. 35 ›› Issue (12): 203-211.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.09.0836

• 土木工程学科 • 上一篇    下一篇

复杂大跨空间钢结构施工过程综合监测技术研究

雷素素1, 刘宇飞2, 段先军1, 郭小华3, 李学飞3, 李建华1, 侯进峰1, 李海兵1, 杨建平3, 幸坤涛3, 崔政涛3, 关键3, 毕登山3, 聂鑫2,4   

  1. 1. 北京城建集团有限责任公司, 北京 100085;
    2. 清华大学土木工程系, 北京 100084;
    3. 中冶建筑研究总院有限公司, 北京 100088;
    4. 高速铁路轨道技术国家重点实验室, 北京 100081
  • 收稿日期:2017-11-09 修回日期:2018-09-29 出版日期:2018-12-14 发布日期:2018-12-14
  • 通讯作者: 刘宇飞(1988-),男,陕西人,工学博士,从事结构损伤识别研究(E-mail:liuyufei@tsinghua.edu.cn). E-mail:liuyufei@tsinghua.edu.cn
  • 作者简介:雷素素(1988-),女,福建人,工学博士,从事结构抗震与健康监测研究(E-mail:moonlss1988@163.com);段先军(1972-),男,湖北人,硕士,从事施工技术研究(E-mail:1661532600@qq.com);郭小华(1976-),男,江西人,硕士,从事混凝土耐久性研究(E-mail:guoxh1204@163.com);李学飞(1981-),男,山东人,本科,从事三维激光扫描技术研究(E-mail:61842306@qq.com);李建华(1970-),男,内蒙古人,硕士,从事施工技术研究(E-mail:228996838@qq.com);侯进峰(1968-),男,陕西人,本科,从事施工技术研究(E-mail:1498534098@qq.com);李海兵(1979-),男,湖南人,本科,从事施工技术研究(E-mail:547345200@qq.com);杨建平(1958-),男,河北人,工学博士,从事钢结构技术研究(E-mail:13910727510@139.com);幸坤涛(1973-),男,黑龙江人,工学博士,从事钢结构技术研究(E-mail:xingkuntao@163.com);崔政涛(1986-),男,北京人,硕士,从事混凝土结构技术研究(E-mail:cuizt@qq.com);关键(1991-),男,河北人,硕士,从事混凝土结构技术研究(E-mail:448588974@qq.com);毕登山(1992-),男,新疆人,硕士,从事结构消能减震研究(E-mail:1528559986@qq.com);聂鑫(1985-),男,北京人,工学博士,从事组合结构技术研究(E-mail:xinnie@tsinghua.edu.cn).
  • 基金资助:
    北京市科技计划课题项目(Z161100005116009);高速铁路轨道技术国家重点实验室开放课题基金项目(2017YJ094)

STUDY OF COMPREHENSIVE MONITORING TECHNOLOGY OF THE CONSTRUCTION PROCESS OF COMPLEX LARGE-SPAN SPATIAL STEEL STRUCTURES

LEI Su-su1, LIU Yu-fei2, DUAN Xian-jun1, GUO Xiao-hua3, LI Xue-fei3, LI Jian-hua1, HOU Jin-feng1, LI Hai-bing1, YANG Jian-ping3, XING Kun-tao3, CUI Zheng-tao3, GUAN Jian3, BI Deng-shan3, NIE Xin2,4   

  1. 1. Beijing Urban Construction Group Co., LTD, Beijing 100085, China;
    2. Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
    3. Central Research Institute of Building and Construction Co., Ltd. MCC. Beijing 100088, China;
    4. State Key Laboratory of High Speed Railway Track Technology, Beijing 100081, China
  • Received:2017-11-09 Revised:2018-09-29 Online:2018-12-14 Published:2018-12-14

摘要: 施工过程监测对复杂大跨空间结构的安装与施工具有重要意义。根据施工方法的不同,施工监测应选用针对性的监测指标。该文对大跨空间钢结构施工过程常用的监测指标与相应的监测手段或设备,以及新型监测技术进行详细地分析研究。结合北京新机场航站楼核心区钢结构屋盖施工过程,综合选取关键杆件应力应变监测、基于三维激光扫描的位移与变形监测以及重点区域无人机监测等手段,对结构施工过程的受力特征、变形与部分施工质量问题进行详细监测和检查。该综合监测技术为复杂大跨空间钢结构的施工提供了全面可靠的解决方案。

关键词: 复杂大跨空间钢结构, 施工过程, 结构监测, 技术研究, 北京新机场工程

Abstract: Construction process monitoring is of great significance to the construction of complex large-span spatial steel structures. The targeted monitoring indicators should be chosen according to different construction methods specifically. The commonly-used monitoring indicators and the corresponding monitoring methods and devices during the process of the construction monitoring of large-span spatial steel structures, and new monitoring technologies are discussed in detail. Based on the construction process of the steel roof of the Beijing New Airport terminal building, the monitoring indicators including the stress and strain of key components, structural displacement and deformation by using 3D laser scanning and UAV monitoring of priority areas are selected comprehensively to inspect the mechanical behavior, deformation feature and partial construction quality problems of the structure. This comprehensive monitoring technology provides a comprehensive and reliable solution to the construction monitoring of complex large-span spatial steel structures.

Key words: complex large-span spatial steel structure, construction process, structural monitoring, technology study, Beijing New Airport project

中图分类号: 

  • TU393.3
[1] 董石麟. 我国大跨度空间钢结构的发展与展望[J]. 空间结构, 2000, 6(2):3-13. Dong Shilin. The development and prospect of long-span steel space structures in China[J]. Spatial structure, 2000, 6(2):3-13. (in Chinese)
[2] 郭彦林, 刘学武. 大型复杂钢结构施工力学问题及分析方法[J]. 工业建筑, 2007, 37(9):1-8. Guo Yanlin, Liu Xuewu. Construction mechanical problems and computational methods of complex steel structures[J]. Industrial Construction, 2007, 37(9):1-8. (in Chinese)
[3] 范重, 刘先明, 范学伟, 等. 国家体育场大跨度钢结构设计与研究[J]. 建筑结构学报, 2007, 28(2):1-16. Fan Zhong, Liu Xianming, Fan Xuewei, et al. Design and research of large-span steel structure for the National Stadium[J]. Journal of Building Structures, 2007, 28(2):1-16. (in Chinese)
[4] 郭彦林, 崔晓强. 大跨度复杂钢结构施工过程中的若干技术问题及探讨[J]. 工业建筑, 2004, 34(12):1-5. Guo Yanlin, Cui Xiaoqiang. Key technical problems and discussion in construction process of large span steel structures[J]. Industrial Construction, 2004, 34(12):1-5. (in Chinese)
[5] 金砺. 大跨度钢结构全过程施工监测及分析研究[D]. 杭州:浙江大学, 2014. Jin Li. Construction monitoring and analysis of the whole erection process for large-span steel structure[D]. Hangzhou:Zhejiang University, 2014. (in Chinese)
[6] 鲍广鉴, 李国荣, 王宏, 等. 现代大跨度空间钢结构施工技术[J]. 钢结构, 2005, 20(1):43-48. Bao Guangjian, Li Guorong, Wang Hong, et al. Construction technology of modern long-span spatial steel structure[J]. Steel Construction, 2005, 20(1):43-48. (in Chinese)
[7] 孙旭光. 网壳结构滑移法施工全过程分析及监测[D]. 杭州:浙江大学, 2005. Sun Xuguang. Construction analysis and monitoring during the whole erection process for sliding consruction of regiculated shells[D]. Hangzhou:Zhejiang University, 2005. (in Chinese)
[8] 孙旭光, 翁来峰, 潘正琪, 等. 基于光纤光栅传感技术的网壳滑移法施工监测[J]. 工程建设与设计, 2011, 1(2):105-108. Sun Xuguang, Weng Laifeng, Pan Zhenqi, et al. Monitoring for sliding construction of reticulated shells during the whole erection process by fbg sensor system[J]. Construction & Design For Project, 2011, 1(2):105-108. (in Chinese)
[9] 宋彪, 李宏男, 任亮, 等. 某钢结构梁高温切割全过程的监测与分析[J]. 工程力学, 2016, 33(9):69-75. Song Biao, Li Hongnan, Ren Liang, et al. Structural health monitoring and analyzing for the whole high temperature cutting process of a steel beam[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(9):69-75. (in Chinese)
[10] 宋杰, 陈鲁, 张其林. 南京会议展览中心张弦梁索力测试研究[J]. 施工技术, 2009, 38(12):103-106. Song Jie, Chen Lu, Zhang Qilin. Cable force measurement during beam string structure construction of nanjing international convention and exhibition center[J]. Construction Technology, 2009, 38(12):103-106. (in Chinese)
[11] 孟娜. 基于激光扫描点云的数据处理技术研究[D]. 青岛:山东大学, 2009. Meng Na. Study of point cloud data processing technology based on laser scanning[D]. Qingdao:Shandong University, 2009. (in Chinese)
[12] Liu Y F, Cho S, Spencer Jr B F, et al. Concrete crack assessment using digital image processing and 3D scene reconstruction[J]. Journal of Computing in Civil Engineering, 2014, 30(1):04014124.
[13] Sha shua, Amnon. Trilinear tensor. The fundamental construct of multiple-view geometry and its applications[C]. International Workshop on Algebraic Frames for the Perception-Action Cycle. Berlin, Heidelberg:Springer, 1997:190-206.
[14] Rashidi A, Dai F, Brilakis I, et al. Comparison of camera motion estimation methods for 3D reconstruction of infrastructure[C]. ASCE International Workshop on Computing in Civil Engineering, Miami:ASCE, 2011:363-371.
[15] 龚文璞, 刘维忠, 伍云天. 无人机在建筑施工安全监管中的应用探析[J]. 重庆建筑, 2017, 16(5):21-23. Gong Wenpu, Liu Weizhong, Wu Yuntian. Exploration on application of uav in construction safety supervision[J]. Chongqing Architecture, 2017, 16(5):21-23. (in Chinese)
[16] 耿小平, 王波, 马钧霆, 等. 无人机倾斜摄影测量技术在桥梁施工现场中的应用研究[J]. 现代测绘, 2017, 4(1):27-31. Geng Xiaoping, Wang Bo, Ma Junting, et al. Research on the application of unmanned aerial vehicle tiled photogrammetric technique in bridge construction field[J]. Modern Surveying and Mapping, 2017, 4(1):27-31. (in Chinese)
[17] 李彩霞. 无人机在建筑施工现场的应用研究[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2016. Li Caixia. Research on application of uavs for construction site management[D]. Harbin:Harbin Institute of Technology, 2016. (in Chinese)
[18] Ham Y Han, K K, Lin J J, et al. Visual monitoring of civil infrastructure systems via camera-equipped Unmanned Aerial Vehicles (UAVs):a review of related works[J]. Visualization in Engineering, 2016, 4(1):1-8.
[1] 王华宁, 曾广尚, 蒋明镜. 黏弹-塑性岩体中锚注与衬砌联合支护的解析解[J]. 工程力学, 2016, 33(4): 176-187.
[2] 王晓明, 贺拴海, 段瑞芳. 空间索形自锚式悬索桥吊索张拉过程分析方法[J]. 工程力学, 2016, 33(10): 164-172.
[3] 刁梦竹, 李易, 闫维明, 程小卫, 李德月. 大跨半钢板混凝土屋盖的施工模拟与分析[J]. 工程力学, 2015, 32(增刊): 240-247.
[4] 董志君,李筱毅,阎培渝,欧阳蓉. 非荷载因素对超高层结构变形的影响研究[J]. 工程力学, 2013, 30(增刊): 165-168.
[5] 胡振中;张建平;张旭磊. 基于4D施工安全信息模型的建筑施工支撑体系安全分析方法[J]. 工程力学, 2010, 27(12): 192-200.
[6] 郑七振;鲍永亮;彭 斌;柏庆丰;金伟峰. 上海港国客中心钢桁架整体提升施工仿真分析[J]. 工程力学, 2010, 27(11): 82-087.
[7] 胡长明;曾凡奎;李永辉;闫 鑫. 法门寺合十舍利塔施工过程模拟与实测分析[J]. 工程力学, 2009, 26(增刊 I): 153-157.
[8] 王 浩;王付全;李爱群;韩晓林;郭 彤. 大跨度缆索支撑桥梁分阶段有限元模型修正[J]. 工程力学, 2009, 26(10): 111-116.
[9] 方 辉;沈蒲生. 高层框架考虑施工过程和徐变收缩影响的受力分析[J]. 工程力学, 2007, 24(7): 0-098,.
[10] 张治成. 大跨度钢管混凝土拱桥的徐变分析[J]. 工程力学, 2007, 24(5): 0-160.
[11] 周 臻;孟少平;吴 京. 拱支预应力网架结构的预应力全过程分析方法[J]. 工程力学, 2007, 24(12): 0-099.
[12] 谢肖礼;赵国藩;胡安妮;邹存俊. 钢管混凝土拱桥施工过程中考虑温度效应的预抬高量二阶分析[J]. 工程力学, 2005, 22(4): 62-66.
[13] 陈太聪;韩大建. 结构施工过程中节段参数的连续识别[J]. 工程力学, 2005, 22(1): 229-234.
[14] 赵挺生;方东平;顾祥林;张誉. 施工期现浇钢筋混凝土结构的受力特性[J]. 工程力学, 2004, 21(2): 62-68.
[15] 华燕;王际芝;黄勇. 大型结构试验和结构监测中的数据采集系统[J]. 工程力学, 2003, 20(1): 166-170.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!
X

近日,本刊多次接到来电,称有不法网站冒充《工程力学》杂志官网,并向投稿人收取高额费用。在此,我们郑重申明:

1.《工程力学》官方网站是本刊唯一的投稿渠道(原网站已停用),《工程力学》所有刊载论文必须经本刊官方网站的在线投稿审稿系统完成评审。我们不接受邮件投稿,也不通过任何中介或编辑收费组稿。

2.《工程力学》在稿件符合投稿条件并接收后会发出接收通知,请作者在接到版面费或审稿费通知时,仔细检查收款人是否为“《工程力学》杂志社”,千万不要汇款给任何的个人账号。请广大读者、作者相互转告,广为宣传!如有疑问,请来电咨询:010-62788648。

感谢大家多年来对《工程力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我们!

《工程力学》杂志社

2018年11月15日