[发明专利]一种超高层建筑综合健康管理系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑健康管理，尤其涉及一种超高层建筑综合健康管理系统设计方法。

背景技术

超高层建筑在全寿命过程(施工、运营和维护)受各种不确定性自然环境因素(如台风和地震等)和人为因素(如战争和恐怖主义)影响，易出现基础沉降、竖向变形、材料老化腐蚀，使得结构抵抗灾害的能力下降，发生结构损伤，导致超高层建筑出现安全问题(如幕墙坠落)。超高层建筑一旦发生安全问题，突发性强，危害、影响极其严重。超高层建筑综合健康管理系统是利用先进传感技术和数据分析技术，监测超高层建筑关键系统状态，结合综合评价模型和寿命预测模型，掌握超高层建筑整体的安全使用状态，可有效保证超高层建筑施工和运营安全性。目前所使用的建筑健康管理系统设计方法，存在监测数据不完整、系统不完善等问题，中国专利CN201410125404.3公开一种对建筑的梁、柱、墙体、楼板的内部和外部相关参数进行监测，中国专利CN201010114575.8公开一种重大建筑与桥梁结构的健康监测系统，系统忽略了消防系统及维护系统对建筑安全、健康的运营的重要性。

超高层建筑全寿命周期综合健康管理研究主要是侧重在建筑结构健康监测，主要的监测对象及其参数主要包括：关键位置(如巨柱、核心筒、伸臂桁架、腰桁架、斜撑、塔冠和桅杆支座等)的应力和应变、塔楼的垂直度和竖向变形监测、塔楼顶部的水平位移监测、建筑的动力特性、气象环境参数(包括温度、气压、湿度)和荷载监测(风速和风向、地震等)。例如同济大学的张其林教授课题组联合香港理工大学(2015)开发了一套结构健康监测技术应用于上海塔，主要是为施工和服役过程中的安全评价和常规维护提供信息，该系统主要是由一个主监测站和11个子工作站组成，主要是面向混凝土蠕变监测，主要的测量参数是受季节性温度变化影响的建筑竖直方向上变形和特定点的应力监测。韩国三星公司为目前世界上最高建筑物——迪拜的哈利法拉塔安装了结构健康监测系统。该系统被认为是目前世界上对超高层建筑在施工和服役期间的最全面的实时结构健康监测系统，主要功能包括：(1)监测钢筋混凝土钻孔灌注桩及其加载于土壤之上的耗散；(2)监测不对称几何形状及非对称结构系统导致的基础沉降、核心墙和支撑柱竖直位移；(3)监测重力载荷作用下的建筑垂直构件的应变和应力；(4)施工过程中侧向载荷(风和地震)作用下的位移和动态响应；(5)不同强度风载和地震载荷激励下的数据采集。

尽管目前超高层建筑综合健康管理在结构健康监测取得了一定成绩，但仍然存在一些不足，主要体现在：(1)主要偏重于建筑结构，对超高层建筑其他系统如围护系统和消防系统的健康管理仍然处于起步阶段；(2)缺乏全寿命管理，目前主要是集中在施工阶段，施工阶段的监测项目同运营阶段的监测仍然不能有机融合；(3)系统集成度还不高，数据处理的智能化程度还不够。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高层建筑综合健康管理系统设计方法。

本发明设有超高层建筑安全决策与维护子系统、超高层建筑综合评价子系统、超高层建筑综合控制子系统、超高层建筑围护健康监测子系统、超高层建筑结构监测子系统、超高层建筑消防监测子系统、多功能传感器网络；

所述超高层建筑围护健康监测子系统与综合控制子系统、综合评价子系统、决策与维护子系统、多功能传感器网络连接，用于超高层建筑外部围护系统的实时监测，包括护栏、玻璃墙面等；

所述超高层建筑结构健康监测子系统与综合控制子系统、综合评价子系统、决策与维护子系统与多功能传感器网络连接，用于超高层建筑的重要结构单元的实时监测，如巨柱、伸臂桁架、墙体等；

所述超高层建筑消防监测子系统与综合控制子系统、综合评价子系统、决策与维护子系统及多功能传感器网络连接，用于超高层建筑的消防系统的实时监测；

所述多功能传感器网络与围护健康监测子系统、建筑结构健康监测子系统、消防安全子系统与综合控制子系统连接，用于对超高层建筑监测所需的各种监测参数进行实时采集；

所述超高层建筑安全决策与维护子系统与综合评价子系统与综合控制子系统连接，用于根据综合评价子系统的评价结果进行决策产生相应预警或维护信息，并预测建筑的寿命；

所述超高层建筑综合评价子系统与围护健康监测子系统、建筑结构健康监测子系统、消防安全子系统、综合控制子系统、决策与维护子系统连接，用于对来自监测系统的数据对比和加工，对数据做出评价，并将数据结果发给安全决策与维护子系统。