示范工程奥运会鸟巢国家体育场的远程监控预警

1)工程概况:

国家体育场结构体系新颖、跨度大、受力复杂,大量采用新技术、新材料和新工艺,在很多方面超出了国内乃至国际现行建筑结构相关规范的范畴,在设计、施工上具有很大创新性和挑战性,体现了科技奥运的理念。同时,由于独特的"鸟巢"体系,主桁架跨度大、构件存在空间扭转、连接关系与传力路径复杂,实际工况的复杂性以及现实复杂的环境荷载影响使得我们很难通过数值分析方法来评价这一新型结构体系的实际应力与变形状态,必须借助先进可靠的实时监测设备与分析系统。

监测的主要内容与目的包括:对国家体育场的受力、变形、振动以及现场气候环境进行长期实时监测,综合利用多项结构性能指标,对结构的安全性与功能性进行实时的评价与预警;对荷载的长期效益以及结构的老化、病变进行定期的综合性诊断;建立结构的健康档案,为建筑的日常运行与维护提供可靠依据;通过形象生动的展现方式实时再现结构的当前受力状态,向观众与大众提供相关的科普知识。


2)监控点布置

对结构进行测点布置优化分析,分析分为两部分。首先对结构进行静动力简化分析。根据静力计算结果,分析确定结构主受力构件位置,位移较大部位;根据动力计算结果,分析结构振动敏感位置。最后根据上述静动力计算结果,确定可选测点布置范围。然后,综合考虑工程预算及数据包络性,根据能量准则,采用遗传算法作优化分析,确定既定数目传感器的最终布设方案。