敲黑板 | 建筑為什么要做結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測？

上一期我們發(fā)了一篇建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的內(nèi)容，很多網(wǎng)友不太理解，建筑還需要做監(jiān)測，鋼筋水泥搭建起來的房子，哪有說塌就塌的。其實建筑跟人一樣，也是有“生命體征”，平時也會出現(xiàn)的一些“疾病”，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)"病情"，早日醫(yī)治，慢慢會演變成沉降、傾斜、裂縫、坍塌等重疾或者惡疾。

建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測能夠?qū)崟r監(jiān)控建筑的狀態(tài)，值的注意的是【監(jiān)測】和【檢測】是不一樣的，檢測就好比人感到不舒服，去醫(yī)院接受一系列檢查；而監(jiān)測就類似于戴一套設(shè)備在身上，隨時隨地監(jiān)測身體狀況，得到實時的數(shù)據(jù)。這樣建筑只要一出現(xiàn)問題，數(shù)據(jù)里面就能立馬反饋出來。

敲黑板 | 建筑為什么要做結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測？(圖1)

什么是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是近年來新興的一種對建筑物或構(gòu)筑物進行常規(guī)“體檢”和“健康”監(jiān)測的重要手段，主要方法就是利用智能傳感儀器對建筑物或構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)進行實時監(jiān)測、動態(tài)管理和趨勢研判。

通過在被監(jiān)測對象內(nèi)部或表面預(yù)埋或附加各類傳感器組成監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實時感知建筑物結(jié)構(gòu)對自身服役狀態(tài)、外部環(huán)境侵蝕、極端荷載作用、周邊擾動入侵等行為響應(yīng)的重要信息，以便對其損傷破壞、性能退化、運營效率等健康狀況作出智能評估和決策，為建筑結(jié)構(gòu)的安全使用、維護管養(yǎng)和壽命預(yù)測提供科學依據(jù)。

簡而言之，就是監(jiān)控建筑物安全狀態(tài)的一種手段。

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▲建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)示意圖

特別聲明：萬賓科技致力于城市生命線監(jiān)測儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，文中涉及軟件系統(tǒng)皆為友商提供。

建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測的作用

在環(huán)境、外荷載作用下，既有建筑物產(chǎn)生不均勻沉降、傾斜、開裂等病害將降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性，影響建筑正常使用，甚至危害結(jié)構(gòu)的安全。通過對既有建筑物的幾個關(guān)鍵參數(shù)進行監(jiān)測，實現(xiàn)建筑物的結(jié)構(gòu)安全預(yù)警。重大構(gòu)建筑物結(jié)構(gòu)安全影響重大，在建設(shè)之初對重要構(gòu)建進行監(jiān)測傳感器布設(shè)，對建筑物結(jié)構(gòu)安全進行全生命周期監(jiān)測。

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▲建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測模型圖

什么建筑需要做監(jiān)測

超高層、大跨度建筑

其耗資巨大、結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜、工期長、使用年限長等特點，使得結(jié)構(gòu)施工期間的誤差控制、結(jié)構(gòu)運營期間的安全性、適用性和耐久性要求更加嚴格。為了使結(jié)構(gòu)正常運營，必須對結(jié)構(gòu)的性能和狀態(tài)進行實時的跟蹤監(jiān)測。

老舊房屋

年代存在久遠及居住環(huán)境復(fù)雜，又加上常年失修，房屋及有可能存在一些結(jié)構(gòu)問題，這樣的房屋是很有必要安裝監(jiān)測設(shè)備，對房屋的動態(tài)進行長期監(jiān)測，來保證居住人員的安全。

各類災(zāi)后房屋

因為各類災(zāi)害很容易導致房屋臨時性出現(xiàn)形變，沉降的情況，也需要對房屋的情況做好監(jiān)測，也可以及時判斷災(zāi)害對房屋是否有后續(xù)損傷。

古建筑

中國歷史悠久，有很多的古建筑現(xiàn)存至今，為了保護文物，讓歷史更有沉淀感。針對古建筑也需要做好監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)古建筑的變化情況，更加利于文物繕修。

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結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)組成

智能監(jiān)測系統(tǒng)

傳感器系統(tǒng)主要由能夠感測環(huán)境與荷載作用、結(jié)構(gòu)響應(yīng)、結(jié)構(gòu)幾何變形、結(jié)構(gòu)耐久性這四類物理量的傳感元件組成，依據(jù)結(jié)構(gòu)力學原理進行優(yōu)化布設(shè)，實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)整體和局部性能的全面感知。

結(jié)構(gòu)預(yù)警與評估系統(tǒng)

結(jié)構(gòu)預(yù)警與評估系統(tǒng)主要由高性能計算機和專業(yè)分析軟件組成，其功能是對預(yù)處理過的數(shù)據(jù)進行力學分析，包括模型修正、模態(tài)識別、損傷診斷、狀態(tài)評估、壽命預(yù)測、維護決策等。

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▲建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)圖

建筑結(jié)構(gòu)監(jiān)測相關(guān)硬件

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智能結(jié)構(gòu)診斷器 EN300-G1

采用多維度結(jié)構(gòu)健康無損SHM識別技術(shù)，集成多種自主核心算法和邊緣計算能力，對建筑和構(gòu)筑物進行結(jié)構(gòu)健康診斷。

創(chuàng)新性集成位移、沉降、傾斜、加速度、振幅、頻率、地震烈度、動態(tài)平衡、人體舒適度和結(jié)構(gòu)溫濕度等10 多項指標。4G/5G智能云終端，3分鐘極簡安裝即上云。應(yīng)用于橋梁、建筑、危房、隧道、管廊。

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▲智能結(jié)構(gòu)診斷器安裝圖

核心功能

集成10多項結(jié)構(gòu)體征健康監(jiān)測指標

創(chuàng)新性集成位移、沉降、傾斜、加速度、振幅、頻率、地震烈度、動態(tài)平衡、人體舒適度和結(jié)構(gòu)溫濕度等監(jiān)測指標。

邊緣終端提高彈性并減少網(wǎng)絡(luò)負載

超級邊緣終端集成多維感知、自主算法、邊緣計算、存儲、儲能、加密和5G/4G通信于一體，原始數(shù)據(jù)不必傳回云端。

隨需應(yīng)變的開放平臺與數(shù)據(jù)服務(wù)

AIoT開放平臺實時解算毫米級衛(wèi)星定位、撓度、索力、伸縮縫、船撞報警、電子羅盤等數(shù)據(jù)服務(wù)。

無損SHM結(jié)構(gòu)健康診斷識別技術(shù)

SHM技術(shù)利用多自由度微振動診斷算法、無損采集技術(shù)和多層次分析發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)早期損傷與隱患。

超小尺寸1.5毫米級全球衛(wèi)星定位

難以置信的超小尺寸設(shè)計，支持北斗、GLONASS、GPS、Galileo等1.5毫米級全球衛(wèi)星定位服務(wù)能力。

云邊端架構(gòu)，AIoT彈性延展能力

云邊端協(xié)同架構(gòu)讓每個單元相互獨立亦可組合拼圖，勾勒“一機一物一城”的數(shù)字孿生城市全景。

即裝即用，使用成本下降95%