【摘 要】
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大跨度钢结构建筑外观新颖、工艺精巧、结构复杂、科技感强并且具有重量轻、刚度大和抗震性能好等特点,被广泛的应用于各个领域,成为城市或区域的地标性建筑。但是由于长期暴露在自然环境之中,在高温、风和雪等各种因素综合作用下易因材料老化、复杂荷载疲劳效应等因素产生结构疲劳和结构损伤。因此需要对服役的大跨度钢结构建筑进行结构健康监测,通过相关参数数据的动态变化实时了解建筑的健康状态,防止意外事故发生。论文以陕
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大跨度钢结构建筑外观新颖、工艺精巧、结构复杂、科技感强并且具有重量轻、刚度大和抗震性能好等特点,被广泛的应用于各个领域,成为城市或区域的地标性建筑。但是由于长期暴露在自然环境之中,在高温、风和雪等各种因素综合作用下易因材料老化、复杂荷载疲劳效应等因素产生结构疲劳和结构损伤。因此需要对服役的大跨度钢结构建筑进行结构健康监测,通过相关参数数据的动态变化实时了解建筑的健康状态,防止意外事故发生。论文以陕西省某博物院大跨度钢结构展厅为研究对象,研究无线传感器节点的部署、信息数据的采集、微应变的短期预测和健康状态的评估。论文的主要内容如下:（1）针对结构健康监测感知层的无线传感器网络覆盖问题,论文利用改进的萤火虫算法对传感器节点进行优化部署。从优化结果上看,改进的萤火虫算法比人工鱼群算法、种子杂交粒子群算法和混沌萤火虫算法的覆盖率分别提高了14%、13.81%、1.13%。而且,改进的萤火虫算法能提升采集数据的质量,降低设备成本。（2）建立基于VMD-GRU的微应变短期预测模型,对博物馆展厅第3榀YB9监测点钢结构微应变进行短期预测。通过实验可知,VMD-GRU预测模型的精度更高、误差更小,而且能够较好的预测监测点短期微应变的变化趋势。（3）设计了健康监测信息管理评估系统。在该系统中监测点相关参数数据实现了可视化,方便用户获取监测点不同参数的数据,并及时预测分析结构的健康状态,确定建筑安全等级。论文以无线传感器网络为基础,优化了传感器节点部署,提升了网络服务质量,实现了健康监测数据的采集、传输、存储和使用;同时利用VMD-GRU预测模型对监测点的微应变进行短期预测;当预测值超出相应的安全等级时,用户可及时获知短期内监测点微应变实测值的变化,若短时间内实测值也超出相应安全等级,SHM系统会迅速发出预警信息,提醒用户及时采取措施对博物馆展厅进行维护加固。
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