古建筑结构监测解决方案

01   监测背景

    中国是历史悠久的文明古国，建筑是中国历史文明发展的见证，从山洞、茅草房到土坯房、木结构的房屋再到现在的摩天大楼。古建筑是先辈留给我们的宝贵财产，它们不仅仅是建筑，更是时代的缩影，是人类智慧和技艺的结晶，具有极高的文化、艺术和历史价值。

    然而，古建筑经过漫长的岁月洗礼、自然灾害、人为因素破坏等的影响，或多或少出现一定程度的损伤，不均匀沉降、倾斜、开裂等都影响着古建筑的结构安全，严重情况下会影响古建筑的正常使用，所以，为了保护古建筑，建立一套实时、全天候、自动化的监测系统，24小时为古建筑“把脉”非常有必要。

02   相关政策

    如今对文物古建筑的保护已经从以抢救为主的被动式保护转向以预防为主的主动式保护。2021年11月8日，国务院发布《“十四五”文物保护和科技创新规划》的通知，明确要强化文物古迹保护，提高预防性保护能力。

03   古建筑病害危害性

04   古建筑病害影响因素分析

    对于古建筑的结构健康影响因素，总结来讲有三大点：

    1.自然环境的影响：如地震、暴雨、台风等，可造成古建筑地基沉降，墙面、柱子倾斜，墙面开裂，甚至坍塌等危害；

    2.周边地质环境的变化和城市建设开挖等对古建筑的地基造成了影响，从而影响古建筑的结构安全；

    3.人为破坏：有些古建筑景点长期有游客参观，如果承载量过大，也会对古建筑造成一定的损害，还有部分游客的不文明行为也会对古建筑造成影响。

05   监测规范

    ①《建筑结构检测技术标准》GB/T 50344-2004

    ②《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011

    ③《建筑变形测量规范》JGJ8-2016

    ④《工程测量规范》GB 50026-2007

    ⑤《危险房屋鉴定标准》JGJ125-2016

    ⑥《建筑与桥梁结构监测技术规范》GB 50982-2014

    ⑦《文物建筑安全监测规范》DB11 T1473-2017

06   监测布设

    主要监测内容：风速风向、环境温湿度、裂缝、沉降、倾斜、结构应变。

07   监测方案说明

    一、沉降监测点的布设应符合下列规定:

        应能反映建筑及地基变形特征，并应顾及建筑结构和地质结构特点。当建筑结构或地质结构复杂时，应加密布点。

        沉降监测点宜布设在下列位置:

        1.建筑的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每10m~20m处或每隔2根~3根柱基上;

        2.高低层建筑、新旧建筑和纵横墙等交接处的两侧;

        3.对宽度大于或等于15m、宽度虽小于15m 但地质复杂以及膨胀土、湿陷性土地区的建筑，应在承重内隔墙中部设内墙点，并在室内地面中心及四周设地面点;

        4.邻近堆置重物处、受振动显著影响的部位及基础下的暗浜处;

        5.框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横轴线上;

        6.筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置。

    二、倾斜监测点的布设应符合下列规定:

        当测定顶部相对于底部的整体倾斜时，应沿同一竖直线分别布设顶部监测点和底部对应点。

        当测定局部倾斜时，应沿同一竖直线分别布设所测范围的上部监测点和下部监测点。

    三、对建筑上明显的裂缝，应进行裂缝观测。裂缝观测应测定裂缝的位置分布和裂缝的走向、长度、宽度、深度及其变化情况。深度观测宜选在裂缝最宽的位置。

     四、环境及构件温度监测应符合下列规定:

       1.温度监测的测点应布置在温度梯度变化较大位置，宜对称、均匀，应反映结构竖向及水平向温度场变化规律；

       2.  相对独立空间应设1个~3个点，面积或跨度较大时，以及结构构件应力及变形受环境温度影响大的区域，宜增加测点；

       3.  大气温度仪可与风速仪一并安装在结构表面，并应直接置于大气中以获得有代表性的温度值；

       4.  监测整个结构的温度场分布和不同部位结构温度与环境温度对应关系时，测点宜覆盖整个结构区域；

    五、应变监测布点:

      1.转换部位及相邻上下楼层;

      2.伸臂桁架受力较大的杆件及相邻部位;

      3.巨型柱、巨型斜撑、竖向构件平面外收进以及竖向刚度分布不连续区域等结构不规则位置及相邻部位;

      4.其他重要部位和构件。

    六、风及风致响应监测

      测点应设置在工程结构的顶层、地上一层、结构刚度突变和质量突变处以及对安全性要求较高的重点楼层的刚度中心或几何中心。

08   传统检测与在线自动化监测对比

09   监测系统总体框架

10   古建筑监测常用仪器

11    古建筑监测数据平台

     忻德云是一款基于云物联技术实现的智能结构健康安全监测在线平台，由厦门忻德自主研发运维，为结构健康监测项目提供传感器接入，通过互联网将数据实时传入忻德云平台，经由平台内置的解析系统及后端配置系统，形成可视化的数据信息，从而为终端用户提供数据分析、报表查询、险情预警等服务。

12    应用案例

    浙江某寺院旁边在进行施工，为了监测施工是否对寺院主体结构造成影响，采用我司自动化监测系统对寺院进行实时监测，保护古建筑结构安全。系统采用了静力水准仪、倾角仪、加速度计等设备。

    杭州某地的一幢教学楼建于20世纪50年代，是一幢近代文教建筑，记载和见证了某地教学各时段的历史进程；教学楼附近在进行开发，施工过程中可能会对教学楼造成一定的损害，所以决定将其迁移到安全位置进行永久保护；为了保证教学楼主体的安全性，在迁移施工期间及迁移后采用我司自动化监测系统对其进行结构健康自动化监测。