历史保护建筑改造施工全过程自动化监控分析（论文）.pdf

建筑施工·第40卷·第7期 1251 历史保护建筑改造施工全过程自动化监控分析 李 兵 上海建工集团股份有限公司 上海 200080 摘要： 基于南京东路历史保护建筑项目改造工程为背景，通过结合有限元方法、无线监测技术对钢桁架围护结构在施 工全过程中整体倾斜变形、结构应力、竖向沉降变形进行了实时监控与数据分析。根据有限元分析的理论数据最值， 配合设计院提供的监测报警控制值，综合无线自动化实时监测的数据，对钢桁架结构安全和稳定性进行监控，确保了 结构安全和项目实施的顺利进行，可为其他类似工程提供借鉴。 关键词： 建筑改造；无线监测；施工监控；自动化监测 中图分类号： T U 746.3 文献标志码： A 文章编号： 1 004-1 001(2 018)0 7-1 251-0 2 DOI： 1 0.1 4144/j. c nki. jz sg .2 018.0 7.0 68 Automatic Monitoring and Analysis of Whole Construction Process for Protected Historical Building Renovation LI Bing Shanghai Construction Group Co., Ltd., Shanghai 200080, China 数字建造 DIGITAL CONSTRUCTION （a）改造前实景 （b）钢桁架支撑后内部结构已拆除 图1 新康大楼改造前及改造中的实景 2 自动化监控 由 于本建筑为历史保护建筑，墙体的安全和稳定是施 工 过程中首先要解决的问题，而钢桁架围护结构是为了保 护 墙体稳定性和结构安全而设置的临时钢结构支撑体系， 而 对钢桁架结构进行实时监测是确保安全的一个有效手 段 。在保留外部墙体的基础上拆除内部结构，然后进行基 坑 开挖。通过跟踪监测全过程施工阶段墙体围护结构变形 （ 反馈墙体平面外倾覆及竖向位移）、外墙围护结构的应 力 与变形，实时将墙体及围护结构的状态反映给施工管理 人 员，能够有效确保保留外墙及周边环境的安全，从而使 得 整个项目施工过程安全可控 [1 -3 ] 。 针 对该项目施工过程中钢桁架结构的自动化监测内 容 ，主要包含面内面外倾斜变形、结构应力、竖向沉降变 形 等。倾斜变形监控主要用于控制外立面保留墙体围护 1 工程概况 背景工程为上海南京东路179号 街坊项目新康大楼外 墙 保护工程，位于上海黄浦区江西中路264号 ，该大楼建造 于 1916— 1921年 ，原设计单 位为英籍建筑师事务所马海洋 行 ，原建设单位为英商新康洋行，结构类型为钢筋混凝土 框 架（含部分混凝土墙），原建筑房屋占地面积1 1 54 m 2， 总 建筑面积10 4 33.3 8 m 2， 现为重要历史保护建筑。原设计 为 6层 混凝土结构，目前加建为9层 ，其中2层 为早期加建， 后 期 在屋面 （9层 ） 搭建 1层 砖混 结构 房屋 。为 满足日 后功 能 需求，在保护外墙的要求下对该历史保护建筑结构进行 改 造 ，拆 除原建 筑内 部所有梁 、板 、柱 结构 ，并 开挖 5层 地 下 室。为达到既保留外墙立面的历史风貌，又不影响内部 结 构施工的目的，在拆除内部结构的同时对保留外墙进行 临 时 支撑 ，形成 钢桁 架支撑体 系结 构（ 图1） 。 为增 加外 墙 侧 向刚度，保证其整体稳定性，在距三面保留墙体内外侧 各 一定距离（750～ 1 4 00 m m） 设置与保留外墙走向一致的 一 排H400型 钢柱，内外钢柱之间及与保留外墙，通过钢连 梁 以及水平、竖向和侧向支撑进行拉结，局部设置钢支撑 进 行 加强 ，同时 在结 构开口 一 面（ 东侧） 设置2个 大型 格构 柱 式核 心筒 ，2个 核 心筒 之间 设置 交叉支 撑形成整 体， 由核 心 筒出发增设水平空间伸臂桁架支撑，顶部同时加若干平 面 桁架式角撑增强顶部刚度，最终形成临时钢结构支撑整 体 结构体系，提高保留外墙的整体稳定性。 作者简介：李 兵 （1985— ），男，硕士，工程师。 通 信地址：上海市闵行区新骏环路700号 （200080） 。 电 子邮箱：Lib in gd esh ijie @ 163.c o m 收 稿日期：2017-1 1-1 6 2018·7·Building Construction 1252 结构在施工过程中因基坑开挖和内部结构拆除导致的平 面外倾覆及基础沉降引起的竖向位移。结构应力与竖向沉 降变形控制主要是为了在施工过程中监测钢桁架应力、钢 柱应变，格构柱底部应力及相邻沉降差变形。根据施工监 测 方案布置：现场设有11 套 静力水准仪（CJ1 ～ CJ1 1 ） ， 用 以监测钢桁架沉降变形；钢桁架设有应变传感器34支 （ YB01～ YB34） ，用以监测钢桁架内力；设有18套 高精 度倾角仪（QX01～ QX18， 共3层 ，每层布置6套 ），用以 监测钢桁架的面内与面外的倾斜变形（图2） 。 （a）应力测点布置 （b）倾斜测点布置 （c）沉降测点布置 YB16YB15YB27YB28 YB29YB30 YB03YB04 YB05 YB17YB18 YB01YB02 YB11YB12 YB19 YB20 YB13YB14 YB07YB08 YB23YB24 YB09 YB10 YB21 YB22 YB06 YB25YB26 YB31 YB32 YB34 YB33 CJ1 CJ2 CJ3 CJ4 CJ5 CJ6 CJ7 CJ8 CJ9 CJ10 CJ11 QX13 QX14 QX15 QX16 QX17 QX18 南 西 北 南 西 北 图2 倾斜、应力、沉降现场测点布置示意 通 过现场自动化设备采集、传输倾斜、应力、沉降等 数 据至云端服务器，由后