太原南站钢结构健康监测方案及安全预警研究

摘要

随着人类文明的进步，大跨空间结构以其美观、大气的建筑形式逐渐代替了传统的结构形式，但因其结构形式和受力状态复杂、施工难度大等原因，对此类建筑物进行实时的健康监测则显得尤为必要。通过健康监测及时发现结构损伤位置，并通过多种渠道发出安全预警警报，减少不必要的人员伤亡和财产损失。本文“太原南站站房健康监测”项目为背景展开，详细阐述了南站站房结构的工程背景和结构特点，通过有限元分析，制定了实际的健康监测方案，并提出了安全预警指标。
　　本研究主要内容包括：⑴利用Midas/Gen有限元分析软件建立站房结构整体模型，分析站房结构的静力和动力特性，利用 Abaqus有限元分析软件对站房屋盖桁架复杂节点和异形柱复杂构件进行应力集中和承载力分析。一方面得出该站房结构设计合理，具有一定安全储备，另一方面对实际健康监测传感器的布设提供理论依据。⑵结合有限元分析结果，利用敏感性原理对健康监测传感器进行优化布置，给出了实际布点位置图，从应变、加速度、温度、风速、风压、变形6大方面对站房的屋盖、商业夹层、高架层、钢柱进行实时监测。通过对实时监测数据的处理和分析，及时判别结构的异常变化。⑶查阅国内外相关文献，对监测项目进行安全预警阈值的研究，确立了多指标三级预警体系，建立了一套线上的监测平台，方便工作人员对站房运行状态的监控。同时在收集了相关数据之后，可以对有限元模型进行修正，为大跨空间结构的健康监测技术提供更加完善的理论依据。