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1、无线温度测试系统在鸟巢钢构造合拢和卸载施工中的应用无线温度测试系统在鸟巢钢构造合拢和卸载施工中的应用fenghy导语：研制开发了钢构造本体温度无线测试系统，对国家体育场即“鸟巢钢构造的合拢施工和卸载经过进展了现场钢构造本体温度监测摘要：研制开发了钢构造本体温度无线测试系统，对国家体育场即“鸟巢钢构造的合拢施工和卸载经过进展了现场钢构造本体温度监测。根据均匀分布于鸟巢钢构造本体顶面、立面和立面次构造上的监测点数据，评价了钢构造构件在合拢和卸载施工经过的实际温度状态和分布规律。分析以为，合拢期间钢构造本体温度均知足设计规定的要求，各阶段温度测试数据可为鸟巢钢构造的后续施工应力分析提供根据。所建立的
2、钢构造本体温度无线测试系统可推广应用于类似钢构造工程。关键词：国家体育场；鸟巢钢构造；合拢；卸载；无线温度测试国家体育场位于北京市成府路南侧，奥林匹克公园中心区内，是2020年北京第29届奥运会的主体育场。体育场建筑顶面呈鞍形，长轴为332.3m，短轴为297.3m，最高点高度为68.5m，最低点高度为40.1m，总建筑面积约为25.8万。体育场钢构造采用的根本施工顺序如下：1安装桁架柱柱脚、立面次构造柱脚、楼梯柱柱脚；设置78个临时支撑塔架；2分段吊装桁架柱、立面次构造倒角区以下局部、楼梯柱的下半局部、立面楼梯；3开场主桁架分段吊装工作。4主桁架分段吊装工作完成；5进展主桁架各分区之间的整体
3、合拢工作；6临时支撑塔架卸载；7安装顶面次构造与转角区立面次构造、楼梯柱的上半局部；8安装马道及各种设备悬挂支架、屋面PTFE膜构造及下弦PTFE声学吊顶、灯光、音响、大屏幕等设备。北京地区属于大陆性气候，昼夜温差大，冬夏季温度差异也大，温度对钢构造的作用明显。为减少温度对钢构造的影响，在构造形成整体前按要求留设了四条合拢线，各局部构造施工完毕后进展合拢，形成鸟巢主构造。合拢时，钢构造本体温度必须到达公道范围，才能保证构造在任何气候状况下，各项指标变化都在规定范围内。卸载时，鸟巢将经历一次使钢构造庞大的自重荷载承重部位从临时塔架到自身承重的体系转换经过，每个步骤对钢构造是否平安公道受力有重要的
4、影响，需要把握钢构造构件的实际温度状态，以便有效分析卸载时钢构造体系转换的受力状态。由于国家体育场构造复杂，监测范围覆盖面广，如采用有线传输方案，势必影响施工单位的组装作业，假设单点逐一测试，那么测试效率太低，影响数据的及时反应。为此，专门针对体育场的客观条件，开发研制了无线温度测试系统，既保证测试数据的稳定可靠和高效率，又使对施工影响降到最低。通过合拢时段和卸载阶段的温度实时监测，保证了合拢温度控制准确，把握了卸载施工的温度状态。为体育场钢构造工程的施工提供了重要的科学决策根据。1监测系统1.1传感器监测传感器为DS18B20型号的一线式数字温度传感器，3个引脚。在测试精度0.5时温度量程-
5、1085，测温分辨率0.0625。传感器导线与数据收集、发射装置以及电源相连，一并密封存放于测试盒中。测试盒下外表附有永磁旋钮，便于在钢构造外表任意部位磁力安设。见图1和图2。整个系统由传感器子系统、数据收集与传输子系统和数据治理分析子系统构成。数据的收集和信号的发射采用自带电池。在选定的部位设置热电偶传感器，所测到的钢板外表温度信号通过数据收集与传输子系统转换为数字信号，由无线发射装置将信号传输到信号接收仪，其与计算机相连，信号进入数据治理与分析子系统。数据治理与分析子系统包括进展数据收集、数据处理和分析、数据存储和终端治理等，由VC可视化编程语言编制，实现了自动和手动两种温度收集形式，以知
6、足任意时间间隔收集频次的数据测量和各点实时温度监测的需要，测试结果自动保存在程序的配置文件中。各子系统在物理上、逻辑上和功能上联动和协同工作，软件对各子系统进展统一控制。终端界面简洁明了，便于操纵，见图4和图5。本测试系统最大的特点是防止了现场布线。收集到的数字信号通过无线发射和接收直接传输给计算机进展处理，防止了采用电缆线传输时信号的衰减。测试现场不用外接电源线，由仪器直接携带电池。现场没有冗长而烦琐的各种信号线和电源线，最大限度地降低了对现场施工的影响。测试前对该系统测试输出结果与ADT-I数字式钢轨测温仪量程：-45+80的点温测试读数进展比照，两种方式的测试读数误差为1以下，算术差小于
7、0.5，讲明本测试系统知足精度要求。2施工经过及现场监测2.1测点布置共布置60个测点，分别摆放在测试杆件的上外表或者测点附近斜杆外表，立面构造摆放在杆件的侧面。测点分布在顶面桁架上弦18个点、下弦18个点；立面构造分别布置在4个桁架柱上，每柱5点；对应的柱间次构造布设4个测点。通过对钢构造本体温度实际测试情况的分析，说明在后半夜时段不受白天日照影响等干扰的情况下，上述60个测点的温度分布规律、离散幅度很小，因此可以以为所布设的60个测点可以代表钢构造整体温度情况。测点布置图1见图6。2.2合拢施工共留有4条合拢线，一般需要分成四个夜间才能焊完。施工中根据详细情况将其中的两条合拢线连续施工，故
8、最后合拢日仅用了3天，分别在2006年8月25日、28日和30日的夜间进展。测试数据说明，钢构造本体在三天合拢日的温度平均值分别于夜间22:00降到22.8；2:15到达22.9；1:15降到22.9，之后之后温度平稳下降。各点间的温度差每半小时变化均在0.2范围内。顶面构造的最高温度点和最低温度点，均在平均温度2范围内，知足设计对合拢温度的要求2。25日温度监测结果见图7。3数据分析3.1钢构造温度场规律从各点测试规律看，白天温度升高，夜间温度下降；8月上旬晴天时白天钢构件本体温度离散性很大，相应时段在12:0017:00，14:0015:00出现最高温度；阴天离散性较小，最高温度出如今13
9、:0015:00。钢构造本体各构件的昼夜温差变化较大，顶面构造构件更为明显，8月份晴天最高可达25。白天同一时刻的上弦温度比对应的下弦温度高，8月份最高约达10。立面构造在白天同一时刻平均温度较顶面构造低。总体来讲，8月下旬夜间00:00以后钢构造本体温度与气温差距不大，各点温度数据均匀性较好，温度上下限均在平均温度的2以内，符合合拢要求的温度出现较早，且持续时间较长，对钢构造的合拢有利。3.2合拢温度三天的合拢温度各有特征。8月25日第一个合拢日的可施工时间到来很早，22:00以后已经知足合拢设计温度要求；8月28日第二个合拢日天气最热，直至夜间2:30以后钢构造温度才降到可施工的范围；8月
10、30日第三个合拢日是个阴天，固然白天温度不高，但真正到夜间降到合拢温度，却用去相当长的时间，到0:00才可以施工。合拢时顶面构造的平均温度范围：8月25日为21.620.6，8月28日为22.622.4，8月30日为22.621.4；8月30日立面构造合拢时的平均温度范围为22.622.4。钢构造本体温度均到达设计规定的合拢温度，合拢工作进展顺利。3.3卸载温度卸载日期中，总体平均气温的从高到低的顺序为：13日、17日、16日、15日、14日。卸载期间钢构造总体的温度场状态是，上弦杆件的北侧和西侧构件温差变化比南侧和东侧构件要高。这与阳光照射角度有关。立面构造离散性较小，温度曲线较平缓，白天同
11、一时刻平均温度较顶面构造低。立面构造温差大的杆件多发生在外圈测点。在卸载时间内，南侧温度偏高。顶面构造的上弦外表、立面构造的外圈测点温差大的原因，均产生于太阳直射。因此，可推断对温度应力有较大影响的构件可通过遮阳措施改善其温度应力状态。4结语采用无线温度测试系统可有效测试钢构造本体外表温度，无需拉线，全部测试数据正常，系统稳定，测试结果可以作为钢构造施工各步骤决策根据参考，以及鸟巢钢构造本体温度的档案资料，可供相关分析和计算使用，同时也可以作为今后类似工程参考。参考文献1国家体育场钢构造温度自动测试方案C，铁道科学研究院、北京城建集团国家体育场工程总承包部，2006年7月.2张玉玲、王丽.国家体育场钢构造本体温度自动测试及分析报告合拢阶段R.TY字第2157号2006年铁字第0735-1号，北京：铁道科学研究院研究报告，2006年9月.3国家体育场工程钢构造支撑塔架卸载操纵程序手册C，北京城建集团国家体育场工程总承包部，2006年9月.4张玉玲、王丽.国家体育场钢构造本体温度自动测试及分析报告卸载阶段R.TY字第2157号2006年铁字第0735-2号，北京：铁道科学研究院研究报告，2006年9月.