在城市化进程不断加快的背景下，城市中高层建筑、大型钢结构、特种构筑物数量迅速增长。受长期荷载、基础沉降、风震作用、温差影响等因素作用，建筑结构可能逐渐出现倾斜、开裂、变形、沉降等隐患，严重时将威胁人员生命财产安全。因此，对建筑结构物进行长期、连续、科学的监测，已成为提升城市建筑安全运行水平的重要手段。
建筑结构监测系统可对建筑物的关键响应指标进行数据采集、趋势分析和智能预警，帮助管理人员提前识别潜在问题，及时采取加固、修复等处置措施，最大限度地延长结构物的使用寿命、减少事故发生。
1. 监测目标与核心意义
1.1 提升结构物运行可视性与透明度
高层建筑、桥塔、风机塔筒等结构在服役过程中受荷载与环境共同作用，结构状态会逐渐发生变化。通过部署多源传感器监测系统，可实现对结构外形变化、内力响应、地下水位、温湿振动等全方位状态的量化感知，构建“建筑状态一张图”。
1.2 预警结构异常演化趋势
结构沉降与倾斜往往是结构疲劳、地基变形或荷载异常的前兆。系统通过设定阈值模型，对关键指标进行智能研判与预警输出，协助运维人员提前干预、分级响应，避免突发结构性灾害。
1.3 支撑科学维护与智能决策
通过历史监测数据积累，可建立建筑物的健康档案，辅助开展安全等级评估、残余寿命预测与维护策略优化，实现从“被动抢修”向“主动运维”转型。
2. 系统功能构成与监测内容
建筑结构监测系统以数据采集终端为基础，结合无线传输、云端分析和可视化平台，形成一个结构健康数字化管控体系。其功能分布如下：
2.1 建筑物沉降与位移监测
- 使用 GNSS 卫星定位设备实时监测建筑物整体空间坐标变化；
- 适用于高层建筑、大型厂房、广场地下建筑等结构沉降控制。
2.2 结构内部变形监测
- 在楼层、支撑柱、剪力墙等部位布设固定测斜仪，用于检测竖向构件侧移、累积变形趋势；
- 有助于判断是否存在非对称受力或局部结构软化问题。
2.3 地下水位监测
- 安装渗压计、水位计，监测地下结构与基础地基的水文变化；
- 可用于分析地下车库、地铁附属建筑等水压扰动对结构稳定性的影响。
2.4 应力与振动响应监测
- 采用应力应变计和加速度计监测柱、梁、节点等关键部位的力学响应；
- 对于大型场馆、风荷载区建筑等，能够监控风振、地震等动态扰动。
2.5 环境因素监测
- 部署温湿度计、风速风向仪等感知设备，用于监测建筑周边气候变化对结构的影响；
- 可作为应力分析与耐久性计算的输入边界条件。
3. 典型设备配置表
| 监测对象 | 监测内容 | 监测系统/站点 | 监测仪器类型 |
|---|---|---|---|
| 建筑物外部沉降 | 整体位移变化 | 一体化 GNSS 监测站 | GNSS 接收机 |
| 结构内部变形 | 水平/竖向位移 | 深层位移监测系统 | 固定测斜仪 |
| 地下结构状态 | 渗水/水压 | 地下水位监测系统 | 渗压计、水位计 |
| 应力响应 | 构件应力/应变 | 应力应变监测系统 | 应力计、应变计 |
| 振动响应 | 加速度变化 | 振动监测系统 | 加速度计 |
| 环境参数 | 气象因素 | 环境监测系统 | 风速仪、气压表、温湿度传感器 |
4. 应用成效与发展方向
通过建筑结构健康监测系统的建设，可实现以下成效：
- 显著提升对结构运行状态的透明化掌控；
- 降低安全隐患带来的管理成本与运营风险；
- 支撑建设工程全过程精细化监管与竣工后动态评估；
- 为智慧城市、超高层建筑、装配式建筑等新型结构体系的质量保障提供基础设施。
未来，建筑结构监测将与 BIM 平台、AI 建模、数字孪生技术深度融合，迈向“感知-分析-反馈-决策”全闭环智能管理，为城市安全和建筑可靠性筑牢数字防线。
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