GPS監(jiān)測(cè)高層建筑風(fēng)致振動(dòng)變形及小波應(yīng)用

在相鄰建筑物的干擾下,受擾高層建筑的風(fēng)荷載與其在孤立狀態(tài)下相比會(huì)有較大的變化。本文采用動(dòng)態(tài)測(cè)力天平技術(shù),通過模型風(fēng)洞試驗(yàn)研究了方形截面高層建筑在周邊另一個(gè)同樣建筑的氣動(dòng)干擾下,其平均、脈動(dòng)和峰值扭轉(zhuǎn)風(fēng)荷載的干擾效應(yīng),分析了建筑物間距、風(fēng)場(chǎng)和風(fēng)向角等參數(shù)的影響。研究表明,高層建筑扭轉(zhuǎn)荷載的干擾效應(yīng)很顯著,b類風(fēng)場(chǎng)0°風(fēng)向角下,峰值扭矩干擾因子ifp可達(dá)2.1,45°風(fēng)向角下更可高達(dá)3.5。最后通過分析受擾模型的基底扭矩譜討論了上游建筑旋渦脫落的影響。

隨著高層建筑的增多,變形監(jiān)測(cè)工作也變得越來越重要.在以往的變形監(jiān)測(cè)中,常用的方法主要有兩種,分別是物理學(xué)傳感器方法、常規(guī)大地測(cè)量法.前者的觀測(cè)范圍較小,后者則具有易受氣候影響、工作量大、效率高等特點(diǎn).隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,gps技術(shù)因?yàn)榫哂腥旌?、高精度、高效益等?yōu)點(diǎn),逐漸取代傳統(tǒng)測(cè)量方式,成為目前監(jiān)測(cè)變形工程的重要方式.鑒于此,本文就gps在高層建筑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用展開探討,以期為相關(guān)工作起到參考作用.

當(dāng)前,隨著建筑高度的不斷被刷新,建筑物的變形監(jiān)測(cè)工作也得到了高度重視,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,變形監(jiān)測(cè)技術(shù)也在不斷地發(fā)展。gps以其精度高、速度快、全天候作業(yè)、自動(dòng)化程度高、測(cè)站間無需通視、可同時(shí)測(cè)定三維坐標(biāo)等諸多優(yōu)點(diǎn)使其在各領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。本文在論述gps理論的基礎(chǔ)上,通過實(shí)例闡述了gps應(yīng)用于高層建筑物的監(jiān)測(cè),根據(jù)一系列外業(yè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理,得出一些較為實(shí)用的結(jié)論。

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,工程建設(shè)已經(jīng)成為促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分,為了適應(yīng)人們的個(gè)性化需求,高層建筑成了目前工程建設(shè)項(xiàng)目的主流趨勢(shì)。運(yùn)用gps技術(shù)的特點(diǎn),介紹gps在高層建筑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

以重慶賓館為工程背景,制作了縮尺比為1∶300的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?并進(jìn)行了剛性模型同步測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn),采集了重慶賓館建筑表面的脈動(dòng)風(fēng)壓時(shí)程。風(fēng)洞試驗(yàn)包括有周邊建筑和無周邊建筑兩類工況。采用風(fēng)洞試驗(yàn)的脈動(dòng)風(fēng)壓時(shí)程數(shù)據(jù),考慮該高層建筑2個(gè)主軸方向的前4階彎曲模態(tài),進(jìn)行了其風(fēng)致響應(yīng)研究,得到了建筑頂部的位移響應(yīng)和加速度響應(yīng),并進(jìn)行了人體舒適度驗(yàn)算。采用慣性風(fēng)荷載法,研究了建筑主軸方向的等效靜力風(fēng)荷載。結(jié)果表明:對(duì)于高度為300m的混凝土高層建筑,僅考慮1階模態(tài)進(jìn)行風(fēng)致響應(yīng)分析,位移響應(yīng)能滿足工程精度的要求,但加速度響應(yīng)誤差較大,至少應(yīng)考慮前4階模態(tài);重慶賓館10年重現(xiàn)期下建筑頂部的峰值加速度為0.144m/s2,滿足舒適度限制要求;橫風(fēng)向平均風(fēng)荷載較小,但慣性風(fēng)荷載較大。

高層建筑gps精密變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 作者：熊波如，孫金坤，李培君 作者單位：熊波如(長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院)，孫金坤,李培君(徐州空軍學(xué)院) 刊名：世界家苑 英文刊名：shijiejiayuan 年，卷(期)：2011(9) 本文鏈接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/periodical_sjjy201109153.aspx

現(xiàn)在，以確定建筑物的振動(dòng)為目的采用ｇｐｓ技術(shù)對(duì)長(zhǎng)橋，塔及高層建筑物進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)是可能的。首先簡(jiǎn)要介紹目前測(cè)量建筑物振動(dòng)的非ｇｐｓ技術(shù)。（包括加速度計(jì)、激光干涉儀以及電子測(cè)距儀等的振動(dòng)測(cè)量）并說明其優(yōu)缺點(diǎn)。然后敘述采用ｇｐｓ接收器差動(dòng)方式對(duì)加拿大卡爾加里阿伯塔的卡爾加里塔進(jìn)行的結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量。結(jié)果表明，在風(fēng)力載荷下，卡爾加里塔在南北和東西兩方向上均以約０．３ｈｚ的頻率振動(dòng)，恰處于這類建筑物預(yù)期的振

現(xiàn)在，以確定建筑物的振動(dòng)為目的采用ｇｐｓ技術(shù)對(duì)長(zhǎng)橋，塔及高層建筑物進(jìn)行動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)是可能的。首先簡(jiǎn)要介紹目前測(cè)量建筑物振動(dòng)的非ｇｐｓ技術(shù)。（包括加速度計(jì)、激光干涉儀以及電子測(cè)距儀等的振動(dòng)測(cè)量）并說明其優(yōu)缺點(diǎn)。然后敘述采用ｇｐｓ接收器差動(dòng)方式對(duì)加拿大卡爾加里阿伯塔的卡爾加里塔進(jìn)行的結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)量。結(jié)果表明，在風(fēng)力載荷下，卡爾加里塔在南北和東西兩方向上均以約０．３ｈｚ的頻率振動(dòng)，恰處于這類建筑物預(yù)期的振

工程力學(xué)97 0 50 100 150 200 250 300 0.02.0x1094.0x1096.0x1098.0x1091.0x1010 順風(fēng)向彎矩/(n·m) he ig ht /m 均值 背景分量 共振分量 總量 0 50 100 150 200 250 300 0.03.0x1096.0x1099.0x1091.2x1010 橫風(fēng)向彎矩/(n·m) he ig ht /m 背景分量 共振分量 總量 圖3選定建筑在d類風(fēng)場(chǎng)中的彎矩響應(yīng) fig.3bendingmomentofbuildinginterraincategoryd 3.2響應(yīng)和廣義陣風(fēng)效應(yīng)因子隨風(fēng)速的變化特征 本節(jié)討論響應(yīng)和ggef隨風(fēng)速的變化。計(jì)算了 不同風(fēng)速下所選建筑在b類風(fēng)場(chǎng)中的順、橫風(fēng)向的

第23卷第7期vol.23no.7工程力學(xué) 2006年7月july2006engineeringmechanics93 ——————————————— 收稿日期：2004-10-14；修改日期：2005-05-14 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金(50321003)；教育部“高等學(xué)校骨干教師資助計(jì)劃”聯(lián)合資助 作者簡(jiǎn)介：*顧明(1957)，男，江蘇興化人，教授，博導(dǎo)，長(zhǎng)江學(xué)者，主要從事結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究(e-mail:minggu@mail.#edu.cn)； 葉豐(1977)，男，江西上饒人，博士生，主要從事結(jié)構(gòu)抗風(fēng)研究。 文章編號(hào)：1000-4750(2006)07-0093-06 高層建筑風(fēng)致響應(yīng)和等效靜力風(fēng)荷載的特征 *顧明，葉豐 (同濟(jì)大學(xué)土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200092) 摘

詳細(xì)討論了高層建筑風(fēng)致振動(dòng)和等效靜力風(fēng)荷載的計(jì)算方法及其特征。將結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)分解為平均響應(yīng)、動(dòng)力響應(yīng)的背景分量和共振分量,給出了相應(yīng)的計(jì)算公式;還給出了背景和共振等效靜力風(fēng)荷載的計(jì)算公式,提出了等效靜力風(fēng)荷載組合的一種簡(jiǎn)便方法,并討論了計(jì)算背景分量的qml法和lrc法的差異。最后,以一典型高層建筑為算例,討論了高層建筑風(fēng)致響應(yīng)和等效靜力風(fēng)荷載的主要特征。

?1994-2009chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net 2009年 　　文章編號(hào):1672-8262(2009)03-102-04　　　　　　　　　中圖分類號(hào):p228,tu196　　　　　　　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b gps技術(shù)在高層建筑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究 王正旭 13 ,獨(dú)知行 2 ,單瑞 2 3　收稿日期:2009—02—16 作者簡(jiǎn)介:王正旭(1967—),男,工程師,主要從事儀器檢測(cè)及工程測(cè)量方面的工作與研究。 (11青島市勘察測(cè)繪研究院,山東青島　266032;　21山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院,山東青島　266510) 摘　要:主要介紹gps技術(shù)

利用剛性模型的同步測(cè)壓風(fēng)洞試驗(yàn),研究了矩形截面超高層建筑脈動(dòng)扭矩的基本特征。研究?jī)?nèi)容包括扭矩系數(shù)的根方差、功率譜密度、豎向相關(guān)性以及橫風(fēng)向脈動(dòng)風(fēng)力-扭矩相干函數(shù),另外還考察了厚寬比和風(fēng)場(chǎng)類別這兩個(gè)參數(shù)對(duì)脈動(dòng)扭矩的影響。研究結(jié)果表明,脈動(dòng)扭矩系數(shù)隨高度增加遞減,隨厚寬比增加而增加;脈動(dòng)扭矩譜具有兩個(gè)譜峰,譜峰形狀隨厚寬比改變發(fā)生很大變化;相對(duì)橫風(fēng)向風(fēng)力,扭矩的豎向相關(guān)系數(shù)隨距離衰減更快;脈動(dòng)扭矩與橫風(fēng)向風(fēng)力具有較強(qiáng)的相關(guān)性。

利用風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)矩形截面超高層建筑風(fēng)致脈動(dòng)扭矩?cái)?shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。以厚寬比和風(fēng)場(chǎng)類別為基本變量,采用最小二乘法得到了風(fēng)致脈動(dòng)扭矩系數(shù)根方差、功率譜密度、豎向相關(guān)性系數(shù)以及橫風(fēng)向基底彎矩-基底扭矩相干函數(shù)閉合計(jì)算公式。這些公式的計(jì)算結(jié)果與原始試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好,說明計(jì)算公式具有較高精度。此外,利用結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)方法,用提出的公式以及直接采用試驗(yàn)風(fēng)壓數(shù)據(jù)計(jì)算一棟實(shí)際超高層建筑的扭轉(zhuǎn)動(dòng)力響應(yīng),對(duì)比了扭轉(zhuǎn)廣義力譜、頂層扭轉(zhuǎn)響應(yīng)譜以及扭轉(zhuǎn)響應(yīng)根方差等計(jì)算結(jié)果,對(duì)比結(jié)果表明兩者吻合較好,從而驗(yàn)證了公式的適用性。

在風(fēng)洞中用高頻動(dòng)態(tài)天平研究了兩個(gè)高層建筑間的風(fēng)致干擾效應(yīng)。通過分析上游施擾模型的尾流和動(dòng)態(tài)天平試驗(yàn)中受擾模型的基底彎矩譜,得到了上游建筑的旋渦脫落、上游建筑對(duì)受擾建筑自身渦脫特性的影響以及上游建筑尾流中紊流的增強(qiáng)這三種因素是建筑物風(fēng)致動(dòng)力干擾效應(yīng)的機(jī)理。最后分析了風(fēng)場(chǎng)對(duì)動(dòng)力干擾效應(yīng)的影響。

首先采用測(cè)力天平模型風(fēng)洞試驗(yàn)研究了2棟高層建筑間的靜力干擾效應(yīng),得到2個(gè)相同的方形截面建筑在不同相對(duì)位置時(shí)的靜力干擾因子fm.然后基于fluent6平臺(tái)采用rng(renormalizationgroup,重整化群理論)κ-ε湍流模型,計(jì)算了d類地貌風(fēng)場(chǎng)中2棟高寬比均為6的方形高層建筑模型(10cm×10cm×60cm)在串列、并列和偏置狀態(tài)下的靜態(tài)三維流場(chǎng)和風(fēng)荷載;并與風(fēng)洞試驗(yàn)得到的靜力干擾因子進(jìn)行了比較.結(jié)果表明,數(shù)值模擬方法是研究建筑物靜力干擾效應(yīng)的一種有效途徑,相對(duì)于試驗(yàn)方法,數(shù)值模擬更具有優(yōu)勢(shì).

隨著城市中大量高層建筑的建設(shè),針對(duì)高層建筑展開變形預(yù)測(cè)與監(jiān)測(cè),加強(qiáng)安全監(jiān)控是當(dāng)前研究的一個(gè)重要內(nèi)容。針對(duì)常規(guī)全球定位系統(tǒng)(gps)單機(jī)單天線監(jiān)測(cè)方式成本高昂的問題,利用一機(jī)多天線技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)多個(gè)觀察點(diǎn)的監(jiān)測(cè);通過基線向量的解算得到了建筑物的變形量;在此基礎(chǔ)上對(duì)建筑變形預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究,利用灰色系統(tǒng)理論,提出了一種適于建筑變形預(yù)測(cè)的gm(1,1)模型,針對(duì)解算出的建筑變形數(shù)據(jù)成功實(shí)現(xiàn)了建筑變形的預(yù)測(cè)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析表明:多天線技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑的高精度變形測(cè)量,而提出改進(jìn)的灰色系統(tǒng)模型,大大提高了建筑物的預(yù)測(cè)精度,具有很好的工程應(yīng)用價(jià)值。

本文利用小波閾值降噪方法對(duì)高層建筑物gps動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,針對(duì)不同小波基選取對(duì)結(jié)果影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析,表明小波變換可實(shí)現(xiàn)高層建筑物gps動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效去噪,可克服傳統(tǒng)處理技術(shù)對(duì)非平穩(wěn)、非等時(shí)間間隔觀測(cè)數(shù)據(jù)序列濾波的局限性,為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理方法提供一定參考。

為研究超高層建筑風(fēng)致內(nèi)壓的干擾效應(yīng),在不同干擾工況下對(duì)一典型開洞超高層建筑進(jìn)行了內(nèi)壓風(fēng)洞試驗(yàn).分析了不同截面寬度、不同高度施擾建筑干擾下的平均與峰值內(nèi)壓干擾因子的分布規(guī)律,并通過功率譜分析,研究了有、無干擾建筑時(shí)脈動(dòng)內(nèi)壓的能量分布.結(jié)果表明:有、無干擾下的超高層建筑風(fēng)致內(nèi)壓近似服從高斯分布;串列布置時(shí),隨著施擾建筑與受擾建筑的截面寬度比的增大,內(nèi)壓干擾因子逐漸減小;在并列布置且側(cè)面開洞時(shí),平均與峰值內(nèi)壓均呈放大效應(yīng),且干擾因子隨著寬度比的增大而隨之增加,峰值內(nèi)壓干擾因子最大值為1.33,此時(shí)若并列間距較小時(shí),旋渦脫落共振峰值消失,但helmhohz共振峰值能量會(huì)被大幅提高;當(dāng)串列布置且施擾建筑高度與開洞所在高度相近時(shí),側(cè)面開洞受擾建筑的峰值內(nèi)壓始終被放大,峰值內(nèi)壓干擾因子最大值為1.12.

針對(duì)廣州珠江新城核心區(qū)利通大廈核心筒混凝土整體變形監(jiān)測(cè)體系,分析了超高層風(fēng)環(huán)境下結(jié)構(gòu)的風(fēng)振動(dòng)及其動(dòng)力特性,建立了監(jiān)測(cè)變形體的模型,并根據(jù)理論模型設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)并計(jì)算其理論數(shù)據(jù)和理論監(jiān)測(cè)周期。通過記錄翔實(shí)的科學(xué)數(shù)據(jù),為設(shè)計(jì)、施工提供真實(shí)、準(zhǔn)確的信息,創(chuàng)造良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)在使用全球定位系統(tǒng)技術(shù)對(duì)長(zhǎng)橋，高塔和高大等建筑物，以確定結(jié)構(gòu)振動(dòng)為目的而進(jìn)行的動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)已成為可能。首先簡(jiǎn)介了當(dāng)前測(cè)量結(jié)構(gòu)振動(dòng)的非ｇｐｓ方法的有利和不利情況。然后敘述了加拿大艾伯塔省卡爾加里市使用ｇｐｓ接收機(jī)采用差分模型測(cè)量卡爾加里塔結(jié)構(gòu)振動(dòng)的具體應(yīng)用。

第07卷第10期中國(guó)水運(yùn)vol.7no.10 2007年10月chinawatertransportoctober2007 收稿日期：2007-7-11 作者簡(jiǎn)介：蔡志波男（1973—）江漢油田設(shè)計(jì)院勘察室工程師（433123） 研究方向：巖土工程 高層建筑風(fēng)荷載及抗風(fēng)設(shè)計(jì) 蔡志波 摘要：隨著輕質(zhì)高強(qiáng)新型建筑材料的不斷涌現(xiàn)，高層建筑不但建筑形式變化多樣，而且結(jié)構(gòu)體型也朝著高大、輕 柔的方向發(fā)展。故風(fēng)對(duì)高層建筑的影響越來越大。所以必須認(rèn)真對(duì)待高層建筑中風(fēng)荷載。本文通過簡(jiǎn)述風(fēng)的起因、 風(fēng)的特征、風(fēng)壓及