基于GNSS-RTK的在建超高層風(fēng)載動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)

熊春寶，何浩博，牛彥波，葉作安

(1.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300072； 2.天津市陸海測(cè)繪有限公司，天津 300191)

基于GNSS-RTK的在建超高層風(fēng)載動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)

熊春寶1，何浩博1，牛彥波1，葉作安2

(1.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300072； 2.天津市陸海測(cè)繪有限公司，天津 300191)

首先以海星達(dá)H32全能型GNSS-RTK接收機(jī)為試驗(yàn)儀器，進(jìn)行不同星系組合的RTK定位精度試驗(yàn)研究。然后以在建的天津高銀117大廈為監(jiān)測(cè)對(duì)象，采用GPS+GLONASS+BDS三星系組合對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)風(fēng)作用下的RTK動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)。利用巴特沃斯濾波對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，得到各測(cè)點(diǎn)的位移曲線。分析結(jié)果表明：GPS單星系定位的平面坐標(biāo)精度相對(duì)較差，雙星系組合定位的平面坐標(biāo)精度與三星系組合定位的平面坐標(biāo)精度基本相當(dāng)，但 GPS+GLONASS+BDS三星系組合定位的穩(wěn)定性和可靠性最強(qiáng)；由于施工階段大廈結(jié)構(gòu)的剛度和整體性與竣工后存在差異，故在強(qiáng)風(fēng)作用下其按一定施工步距滯后的低矮外框的振動(dòng)位移幅度大于其高聳內(nèi)筒結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移幅度；大廈外框和內(nèi)筒均存在橫風(fēng)向振動(dòng)位移，且橫風(fēng)向振動(dòng)位移與順風(fēng)向振動(dòng)位移的大小相近；監(jiān)測(cè)環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果有著一定的影響， 66層各點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值誤差要大于95層各點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值誤差。

GNSS-RTK；在建超高層；風(fēng)載振動(dòng)；變形監(jiān)測(cè)

超高層建筑相對(duì)其它低層建筑，結(jié)構(gòu)通常是柔性的且具有低阻尼特性，風(fēng)荷載是影響超高層建筑變形和穩(wěn)定的重要因素。在上世紀(jì)60年代，Davenport教授建立了基于振動(dòng)理論的高層建筑風(fēng)振響應(yīng)理論，開(kāi)啟了人們對(duì)高層建筑與風(fēng)荷載的研究[1-2]。

隨著GPS技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，GPS技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程的變形監(jiān)測(cè)和施工安全監(jiān)測(cè)中[3-6]。近年來(lái)，GPS技術(shù)也開(kāi)始用于高層建筑風(fēng)載動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)中，監(jiān)測(cè)高層建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)下的振動(dòng)位移特性[7-11]。然而，以往監(jiān)測(cè)對(duì)象大部分為已經(jīng)建成的超高層建筑，對(duì)正處于建造期的超高層建筑(非完整結(jié)構(gòu))進(jìn)行風(fēng)載動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)研究的還比較少。處于建造期的超高層結(jié)構(gòu)，其剛度和整體性與竣工后結(jié)構(gòu)的剛度和整體性有較大差異，其風(fēng)振特性有待深入研究。

本文以在建的天津高銀117大廈為監(jiān)測(cè)對(duì)象，利用GNSS-RTK技術(shù)，在其正在施工的外框66層和內(nèi)筒95層分別布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)下的動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，利用巴特沃斯濾波器對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理[12-13]，得到各測(cè)點(diǎn)的位移曲線，通過(guò)比對(duì)分析各測(cè)點(diǎn)的位移曲線，揭示施工過(guò)程中大廈外框和內(nèi)筒的一些動(dòng)態(tài)變形特性。

1 GNSS-RTK星系組合定位試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)采用中海達(dá)公司制造的海星達(dá)H32接收機(jī)，其RTK的定位精度，平面：±(10+1×10-6D) mm，高程：±(20+1×10-6D) mm。此儀器可同時(shí)或選擇性接收GPS、GLONASS、BDS三個(gè)星系系統(tǒng)的衛(wèi)星信號(hào)。

為了驗(yàn)證該型號(hào)儀器的性能指標(biāo)，將8臺(tái)該型號(hào)儀器同時(shí)架設(shè)在一個(gè)視野開(kāi)闊的空?qǐng)龅?如圖1所示)，其中一臺(tái)作為基準(zhǔn)站，其它7臺(tái)作為流動(dòng)站。在做星系組合定位試驗(yàn)時(shí)，由于海星達(dá)H32接收機(jī)不能關(guān)掉GPS信號(hào)，故星系組合試驗(yàn)方案：①采用一星系(GPS)連續(xù)采集30 min(只接收GPS信號(hào))；②采用二星系(同時(shí)接收GPS和GLONASS信號(hào))連續(xù)采集30 min(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為G+G)；③采用二星系(同時(shí)接收GPS和BDS信號(hào))連續(xù)采集30 min(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為G+B)；④采用三星系(同時(shí)接收GPS、GLONASS和BDS信號(hào))連續(xù)采集30 min(下面簡(jiǎn)稱(chēng)為G+G+B)。各流動(dòng)站RTK的數(shù)據(jù)采樣頻率均設(shè)為1 Hz，最后選擇一臺(tái)具有普遍代表性的流動(dòng)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

圖1 GNSS-RTK星系組合試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

1.2 試驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析

1.2.1 星系組合試驗(yàn)的實(shí)測(cè)參數(shù)統(tǒng)計(jì)

GNSS-RTK星系組合30 min采集定位數(shù)據(jù)試驗(yàn)時(shí)的中誤差、PDOP值和衛(wèi)星數(shù)的統(tǒng)計(jì)值(從最小值到最大值的變化范圍)列于表1中。

表1 星系組合的實(shí)測(cè)參數(shù)統(tǒng)計(jì)值

從表1可以看出，從一星系到二星系再到三星系，星系組合的衛(wèi)星數(shù)隨著星系數(shù)的增多明顯增多，PDOP值也隨之減小，高程中誤差mH也有所減小，但對(duì)于平面坐標(biāo)中誤差(mX和mY)：GPS單星系定位的平面坐標(biāo)中誤差相對(duì)較大，即定位精度最低，而雙星系組合定位(G+G和G+B)的平面坐標(biāo)精度與三星系組合定位(G+G+B)的平面坐標(biāo)精度都基本相當(dāng)。

1.2.2 星系組合定位的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差

本次星系組合定位的試驗(yàn)中，基準(zhǔn)站和各流動(dòng)站都是靜止、固定不動(dòng)的，即各流動(dòng)站上的接收機(jī)所測(cè)坐標(biāo)值應(yīng)為不變的固定值，如果有變化，則變化值即為坐標(biāo)的隨機(jī)(偶然)實(shí)時(shí)誤差。圖2～圖5分別列出了各星系組合定位的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差。

圖2 一星系(GPS)定位的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差

圖3 二星系(G+G)組合定位的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差

圖4 二星系(G+B)組合定位的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差

圖5 三星系(G+G+B)組合定位的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差

從圖2～圖5可以看出：

1)與實(shí)時(shí)平面坐標(biāo)(X,Y)的誤差相比，各星系組合的實(shí)時(shí)高程H誤差(圖2～圖5中的Z向振動(dòng)曲線)最不穩(wěn)定，其波動(dòng)范圍(振幅)也最大，但是三星系(G+G+B)組合的實(shí)時(shí)高程誤差比一星系或二星系組合的實(shí)時(shí)高程誤差相對(duì)要穩(wěn)定，其波動(dòng)范圍(振幅)小；

2)對(duì)于各星系組合的實(shí)時(shí)平面坐標(biāo)(X,Y)的誤差，Y坐標(biāo)的實(shí)時(shí)誤差(圖2～圖5中的Y向振動(dòng)曲線)比X坐標(biāo)的實(shí)時(shí)誤差(圖2～圖5中的X向振動(dòng)曲線)穩(wěn)定，其波動(dòng)范圍(振幅)小；

3)總體來(lái)看，三星系(G+G+B)組合的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差(圖5)比其它星系組合的實(shí)時(shí)坐標(biāo)誤差(圖2～圖4)都小，且穩(wěn)定。

2 在建超高層風(fēng)載動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)

2.1 工程概況

監(jiān)測(cè)對(duì)象是在建的天津高銀117大廈，其地上117層，地下3層，建筑高度597 m，其結(jié)構(gòu)形式為巨型框架支撐-鋼筋混凝土核心筒。塔樓首層建筑平面尺寸約65 m×65 m(幕墻邊)，以0.88°漸變至頂層時(shí)平面尺寸約45 m×45 m。中央混凝土核心筒平面尺寸約37 m×37 m，主要用作高速電梯、設(shè)備用房和服務(wù)用房。主塔樓核心筒內(nèi)采用內(nèi)含鋼板(鋼骨)的型鋼混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。巨型柱位于建筑物平面四角并貫通至結(jié)構(gòu)頂部，其平面輪廓結(jié)合建筑及結(jié)構(gòu)構(gòu)造連接要求，呈六邊菱形，底部截面約為45 m2，地震設(shè)防烈度為七度。大廈建成后將成為天津乃至我國(guó)北方的標(biāo)志性建筑(如圖6所示)。

圖6 在建的天津高銀117大廈

2.2 測(cè)點(diǎn)布設(shè)

如圖7所示，距大廈約500 m的附近地面上設(shè)置基準(zhǔn)控制點(diǎn)，在大廈外筒頂層(已施工至66層，本層建筑標(biāo)高為333.08 m)的四角(西北、東北、東南和西南)各布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)分別為1，2，3，4；在大廈核心內(nèi)筒頂層(現(xiàn)階段已施工至95層，其混凝土澆筑標(biāo)高為478 m)的樓頂模架(鋼平臺(tái))的四角(西北、東北、東南和西南)各布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，編號(hào)分別為5，6，7，8。期間的風(fēng)速風(fēng)向監(jiān)測(cè)采用EL15-1型風(fēng)速傳感器及EL15-2型風(fēng)向傳感器。

圖7 地面基準(zhǔn)站、大廈監(jiān)測(cè)點(diǎn)及風(fēng)速風(fēng)向儀布設(shè)

2.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)誤差分析

本次監(jiān)測(cè)是采用海星達(dá)H32接收機(jī)的三星系組合(G+G+B)在外框66層和內(nèi)筒95層同時(shí)進(jìn)行30 min。為了比較外框66層和內(nèi)筒95層的監(jiān)測(cè)環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，選取外框的第4號(hào)測(cè)點(diǎn)和內(nèi)筒第8號(hào)測(cè)點(diǎn)，在同一時(shí)間段(1 000 s)內(nèi)的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并記錄監(jiān)測(cè)結(jié)果。對(duì)于這1 000 s的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按每間隔100 s選取一個(gè)，分別列入表2和表3。另外，外框66層的第1，2，3號(hào)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)環(huán)境與第4號(hào)測(cè)點(diǎn)類(lèi)似，內(nèi)筒95層的第5,6,7號(hào)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)環(huán)境與第8號(hào)測(cè)點(diǎn)類(lèi)似，不再贅述。

對(duì)比表2和表3中的數(shù)據(jù)，可以看出，表3中的第8號(hào)測(cè)點(diǎn)的衛(wèi)星數(shù)遠(yuǎn)多于表2中的第4號(hào)測(cè)點(diǎn)的衛(wèi)星數(shù)，其PDOP值、x方向的中誤差和y方向的中誤差也都要比第4號(hào)測(cè)點(diǎn)的小。由于大廈外框66層的第4號(hào)測(cè)點(diǎn)受上部鋼結(jié)構(gòu)遮擋，與天空中可通視的衛(wèi)星數(shù)受到限制，而大廈內(nèi)筒95層的第8號(hào)測(cè)點(diǎn)視野開(kāi)闊，與天空中可通視的衛(wèi)星數(shù)大大增加，表2和表3中坐標(biāo)誤差的大小比對(duì)(表2中的x誤差明顯大于表3中的x誤差)，反映了監(jiān)測(cè)環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響。

表2 第4號(hào)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

表3 第8號(hào)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

2.4 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位移曲線

獲取GNSS-RTK監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)后，同時(shí)根據(jù)風(fēng)速風(fēng)向儀獲取監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向。選取風(fēng)向角基本為0°(北風(fēng))且最大風(fēng)速為6級(jí)風(fēng)(13.1 m/s)時(shí)的監(jiān)測(cè)時(shí)間為1 000 s的數(shù)據(jù)，并利用Matlab軟件模擬巴特沃斯濾波器的Butter函數(shù)和Buttord函數(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪濾波處理，得到各測(cè)點(diǎn)的位移曲線(如圖8所示)。

2.5 外框66層與內(nèi)筒95層位移比較

從圖8可以看出，大廈外框66層的各測(cè)點(diǎn)無(wú)論x方向的位移，還是y方向的位移，都要普遍大于大廈內(nèi)筒95層各測(cè)點(diǎn)的位移；外框66層x方向的最大位移是第4號(hào)測(cè)點(diǎn)的0.060 m，y方向的最大位移是第2號(hào)測(cè)點(diǎn)的0.058 m；內(nèi)筒95層x方向的最大位移是第7號(hào)測(cè)點(diǎn)的0.025 m，y方向的最大位移是第7號(hào)測(cè)點(diǎn)的0.040 m。一般情況下，隨著建筑物高度的增加，對(duì)風(fēng)載作用越為敏感，建筑物的動(dòng)態(tài)變形也會(huì)越大。但對(duì)于正處于施工期的天津高銀117大廈來(lái)說(shuō)，其結(jié)構(gòu)目前實(shí)際的剛度和整體性與最終竣工后的設(shè)計(jì)值有差異，且內(nèi)筒與外框采用不等高同步攀升工法，即核心筒與外框、樓板的施工存在一定的工期差，核心筒結(jié)構(gòu)領(lǐng)先外框許多層，因此外框與內(nèi)筒的整體性不強(qiáng)，致使外框66層各測(cè)點(diǎn)的位移要大于內(nèi)筒95層各測(cè)點(diǎn)的位移。

另外，圖8中顯示的只是大廈在1 000 s內(nèi)的振動(dòng)位移，由于短時(shí)間內(nèi)風(fēng)速變化不大，圖中的位移只是相對(duì)振動(dòng)位移(且含有部分測(cè)量誤差)，并非絕對(duì)位移，其絕對(duì)位移應(yīng)該是與風(fēng)速為零時(shí)的監(jiān)測(cè)值(基準(zhǔn)位置)相比較而得的位移量。

(a) 外框66層各測(cè)點(diǎn)x方向位移曲線

(b) 外框66層各測(cè)點(diǎn)y方向位移曲線

(c) 內(nèi)筒95層各測(cè)點(diǎn)x方向位移曲線

(d) 內(nèi)筒95層各測(cè)點(diǎn)y方向位移曲線

2.6 大廈橫風(fēng)向的振動(dòng)位移分析

圖8的位移曲線選取的時(shí)間段內(nèi)其風(fēng)向角基本為0°，即風(fēng)向與x軸方向基本重合，這樣各測(cè)點(diǎn)在y方向的位移即為橫風(fēng)向的振動(dòng)位移。從圖8(b)、(d)可以看出，各測(cè)點(diǎn)均存在橫風(fēng)向的振動(dòng)位移，并且橫風(fēng)向的振幅大小與各自對(duì)應(yīng)的順風(fēng)向(x方向)的振幅大小相差不大。

超高層建筑在風(fēng)荷載作用下，不僅會(huì)在順風(fēng)向產(chǎn)生風(fēng)振響應(yīng)，而且也會(huì)出現(xiàn)由于漩渦脫落的橫風(fēng)向振動(dòng)[14]。隨著建筑高度的增加，風(fēng)振響應(yīng)越來(lái)越大，橫風(fēng)向振動(dòng)響應(yīng)經(jīng)常大于順風(fēng)向振動(dòng)響應(yīng)，成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素[15]。對(duì)于超高層建筑結(jié)構(gòu)橫向風(fēng)振動(dòng)位移響應(yīng)，已有學(xué)者通過(guò)數(shù)值模擬或風(fēng)洞試驗(yàn)做過(guò)大量的研究[16-17]。本文采用GNSS-RTK實(shí)測(cè)的方法，驗(yàn)證在建的大廈橫風(fēng)向動(dòng)態(tài)振動(dòng)位移響應(yīng)的存在及其大小，對(duì)于施工期間控制大廈核心筒的穩(wěn)定，防止因橫風(fēng)向振動(dòng)過(guò)大而引起大廈結(jié)構(gòu)損傷具有重要的參考意義。

3 結(jié) 論

本文首先對(duì)GNSS-RTK各星系組合定位的精度和穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)，然后以在建的天津高銀117大廈為監(jiān)測(cè)對(duì)象，利用GNSS-RTK的三星系組合對(duì)其外框66層和內(nèi)筒95層上布置的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了強(qiáng)風(fēng)下的動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)和監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明：

1)各星系組合的衛(wèi)星數(shù)隨著星系數(shù)明顯增多，PDOP值隨之減小，坐標(biāo)中誤差也有所減小。各星系組合中，GPS單星系定位的平面坐標(biāo)精度相對(duì)較差，雙星系組合定位的平面坐標(biāo)精度與三星系組合定位的平面坐標(biāo)精度基本相當(dāng)，但三星系GPS+GLONASS+BDS組合的穩(wěn)定性和可靠性最強(qiáng)。另外，對(duì)于各星系組合的測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)隨機(jī)(偶然)實(shí)時(shí)誤差，Y坐標(biāo)的實(shí)時(shí)誤差比X坐標(biāo)的實(shí)時(shí)誤差要穩(wěn)定一些，其波動(dòng)范圍(振幅)也要小一些，各星系組合的實(shí)時(shí)高程H的誤差最不穩(wěn)定，其波動(dòng)范圍(振幅)也最大。

2)一般情況下，建筑物隨著高度的增加，其風(fēng)載作用越敏感，動(dòng)態(tài)變形也會(huì)越大。但對(duì)于正處于施工期的天津高銀117大廈，其結(jié)構(gòu)目前實(shí)際的剛度和整體性與最終竣工后的設(shè)計(jì)值有差異，且內(nèi)筒與外框采用不等高同步攀升工法，外框與內(nèi)筒的整體性不強(qiáng)，因此，在強(qiáng)風(fēng)作用下，大廈外框66層(標(biāo)高333.08 m)的振動(dòng)位移要大于內(nèi)筒95層(標(biāo)高478 m)的振動(dòng)位移。

3)大廈在風(fēng)荷載作用下，不僅存在順風(fēng)向振動(dòng)響應(yīng)，而且也存在橫風(fēng)向的振動(dòng)響應(yīng)。本文采用GNSS-RTK實(shí)測(cè)的方法，驗(yàn)證大廈橫風(fēng)向動(dòng)態(tài)振動(dòng)響應(yīng)的存在及其大小，對(duì)于施工期間控制大廈的穩(wěn)定和安全，防止因橫風(fēng)向的振動(dòng)過(guò)大而引起大廈結(jié)構(gòu)損傷具有重要的參考意義。

4)監(jiān)測(cè)環(huán)境對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果具有一定的影響。由于大廈外框66層上的各測(cè)點(diǎn)受上部鋼結(jié)構(gòu)遮擋，而大廈內(nèi)筒95層上的各測(cè)點(diǎn)視野開(kāi)闊，因此，66層上各測(cè)點(diǎn)與天空中可通視的衛(wèi)星數(shù)比95層的少得多，致使外框66層各測(cè)點(diǎn)振動(dòng)曲線中所含測(cè)量誤差比內(nèi)筒95層的相對(duì)大一些(尤其是x方向的誤差)。

5)本文中所測(cè)的只是大廈在短時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)位移，由于在短時(shí)間內(nèi)風(fēng)速變化不大，其位移只是相對(duì)振動(dòng)位移，如果需要監(jiān)測(cè)大廈的風(fēng)載絕對(duì)位移量，則必須延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)段，直至捕測(cè)到風(fēng)速為零時(shí)，大廈在無(wú)風(fēng)狀態(tài)下的基準(zhǔn)位置，其絕對(duì)位移應(yīng)該是與風(fēng)速為零時(shí)的基準(zhǔn)位置監(jiān)測(cè)值相比較而得的位移量。

[1] DAVENPORTA G. The application of statistical concepts to the wind loading of structures[J]. Proceedings-Institution of Civil Engineers, 1961, 19: 449-472.

[2] DAVENPORT A G. Gust loading factors[J]. Journal of the structural Division-ASCE, 1967, 93: 11-34.

[3] 陳豪, 朱大明, 楊金玲. GPS應(yīng)用于高空施工機(jī)械安全監(jiān)控初探[J]. 測(cè)繪工程, 2008, 17(2): 44-48.

[4] 陳豪, 余記遠(yuǎn), 楊金玲, 等. GPS精確定位技術(shù)在小灣水電站工程變形測(cè)量中的應(yīng)用[J]. 測(cè)繪工程, 2015, 24(4): 46-52.

[5] 張拯,張獻(xiàn)州, 劉龍，等. 高精度GPS監(jiān)測(cè)小范圍區(qū)域沉降的分析[J]. 測(cè)繪工程, 2015, 24(8): 46-52.

[6] 陳洪良. 全站儀和GNSS-RTK聯(lián)合在數(shù)字測(cè)圖中的應(yīng)用[J].測(cè)繪與空間地理信息，2016,39(3):217-219.

[7] HRISTOPULOS D T, MERTIKAS S P, ARHONTAKIS I, et al. Using GPS for monitoring tall-building response to wind loading: filtering of abrupt changes and low-frequency noise, variography and spectral analysis of displacements[J]. GPS Solut, 2007, 11: 85-95.

[8] 李宏男, 伊廷華, 伊?xí)詵|，等. 基于RTK GPS技術(shù)的超高層結(jié)構(gòu)風(fēng)振觀測(cè)[J]. 工程力學(xué), 2007, 24(8): 121-126.

[9] 賀志勇, 呂中榮, 陳偉歡，等. 基于GPS的高聳結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)[J]. 振動(dòng)與沖擊, 2009, 28(4)：14-17.

[10] 李宏男, 伊廷華, 王國(guó)新. GPS在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報(bào), 2004, 13(6): 122-130.

[11] 匡翠林, 張晉升, 曾凡河，等. GPS監(jiān)測(cè)高層建筑在臺(tái)風(fēng)荷載下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征[J]. 大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué), 2012, 32(6): 139-143.

[12] 李鐘慎. 基于MATLAB設(shè)計(jì)巴特沃斯低通濾波器[J]. 信息技術(shù), 2003, 27(3): 49-52.

[13] 欒穎. MATLAB R2013a 工具箱手冊(cè)大全[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2014: 349-357.

[14] 黃本才. 結(jié)構(gòu)抗風(fēng)分析原理及應(yīng)用[M]. 上海: 同濟(jì)大學(xué)出版社, 2000: 64-79.

[15] 梁樞果, 吳海洋, 陳政清，等. 矩形超高層建筑渦激共振模型與響應(yīng)研究[J]. 振動(dòng)工程學(xué)報(bào), 2011, 24(3): 240-245.

[16] 嚴(yán)亞林, 唐意, 金新陽(yáng). 超高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)振響應(yīng)計(jì)算的響應(yīng)譜法[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2015, 48(增1): 82-87.

[17] 全涌, 曹會(huì)蘭, 顧明. 高層建筑橫風(fēng)向風(fēng)研究綜述[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 38(6): 810-818.

[責(zé)任編輯：李銘娜]

The dynamic deformation monitoring of super high-rise building wind load by GNSS-RTK

XIONG Chunbao1, HE Haobo1, NIU Yanbo1, YE Zuo’an2

(1.School of Civil Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072,China; 2. Tianjin Surveying and Hydrography Co. Ltd., Tianjin 300191,China)

Haixingda H32 receivers of GNSS-RTK is used to make the RTK, positioning experiments of different combined systems. Taking Tianjin Gaoyin 117 building under construction as an object measured, this paper monitors its dynamic deformation of strong wind by RTK technology of GPS+GLONASS+BDS combination. The measured data are processed by Butterworth filter, and the vibration curves of some points on the building are obtained. The analysis results show that: the horizontal positioning accuracy of GPS is the lowest, two combined systems and three combined systems are almost the same, and the stability of GPS+GLONASS+BDS combination is the best. The stiffness and integrity of the building under construction are different from those on its completion, so the vibration amplitude of the low outer frame on 66th floor which is delayed to a certain construction step lag is bigger than that of the high inner tube structure on 95th floor. Outer frame and inner tube both have transverse-wind vibration, whose amplitude is approximate to that of downwind vibration. The monitored results are influenced by the environment near the building, which the errors of data measured on 66th floor are bigger than those on 95th floor.

GNSS-RTK； super high-rise building under construction； vibration due to wind load； deformation monitoring

引用著錄：熊春寶，何浩博，牛彥波，等.基于GNSS-RTK的在建超高層風(fēng)載動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)[J].測(cè)繪工程，2017，26(5)：34-39.

10.19349/j.cnki.issn1006-7949.2017.05.008

2016-04-14

熊春寶(1964-)，男，教授，博士生導(dǎo)師.

何浩博(1992-)，男，碩士研究生.

P228.4

A

1006-7949(2017)05-0034-06