CN106767718B - 火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法 - Google Patents

火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，使用数字近景摄影测量技术拍摄现场的火灾前与火灾后的像片，然后通过处理火灾前与火灾时像片得出其空间坐标进行对比，进而计算钢结构形变，当形变大于其承载力极限状态时，可以认为该建筑有坍塌风险。本发明填补了钢结构建筑坍塌风险领域的技术空白，具备经济、高效、准确的特点，适用性高，可用于多种钢结构建筑，包括工厂、厂房、住宅、综合商业中心等各类型建筑。

Description

火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法
技术领域
本发明涉及一种火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，具体涉及一种基于数字近景摄影测量的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，属于火灾中消防监测领域。
背景技术
普通结构钢的材料性能与力学性能对于高温非常敏感，因此极易受到火灾的损害，对于火灾中钢结构的坍塌风险，现阶段却只能依靠火灾持续时间和肉眼进行大致经验判断，准确度很低，因此现在急需一种经济、高效、准确的监测方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，包括，
在钢结构建筑中起承载作用的立面上设置人工标志；人工标志包括变形点和控制点；
在建筑防火审核时，对准钢结构建筑立面架设多个摄影装置；
拍摄钢结构立面像片，并存底备用；
当火灾发生时，摄影装置校准到拍摄存底像片时相同的位置与方向，对钢结构建筑立面进行实时拍摄；
读取实时像片和存底像片中的控制点并进行检定，消除摄影装置误差，得到修正后的实时像片；
提取修正后实时像片中变形点的信息，计算出变形点的形变值；
判断变形点的形变值是否达到承载力极限，如果时，则认为建筑存在坍塌风险；若形变值未达到承载力极限则重复继续监测。
像素点与人工标志的比例尺其中，f为摄影装置主距，L为控制点距离摄影装置水平距离。
变形点和控制点以正交格网形式布置。
每个人工标志在若干个摄影装置的拍摄范围内。
摄影装置为数码相机。
采用直接线性变换法对实时像片和存底像片中的控制点进行检定，消除摄影装置误差。
变形点的形变函数为，
δ＝Y-X
其中，δ为形变值，Y为火灾中钢结构长度，X为钢结构原始长度。
通过绘图软件采集形变点实时的形变值，绘制成实时形变曲线。
本发明所达到的有益效果：本发明填补了钢结构建筑坍塌风险领域的技术空白，具备经济、高效、准确的特点，适用性高，可用于多种钢结构建筑，包括工厂、厂房、住宅、综合商业中心等各类型建筑。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为像片处理流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和2所示，火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，包括：
S1、在钢结构建筑中起承载作用的立面上设置人工标志。
人工标志包括变形点和控制点，变形点和控制点以正交格网形式布置，变形点沿钢结构以一定间隔布置在主要构件和受热易损点上，；控制点设置在钢结构立面的四个边角与中心点上，数量应在8个以上；为了便于读取，颜色应与背景有较大色差并具有一定尺寸，变形点可为白色黑色相间的圆形，控制点为黑色白色相间的正方形。
人工标志若太大会不便于计算，太小会不便于读取，因此像素在20-40之间最为合适，像素点与人工标志的比例尺其中，f为摄影装置主距，L为控制点距离摄影装置水平距离。
S2、在建筑防火审核时，对准钢结构建筑立面架设多个摄影装置。
摄影装置采用数码相机，每个人工标志在三个数码相机的拍摄范围内，一般为三个。
S3、拍摄钢结构立面像片，并存底备用，其中人工标志为拍摄的重点对象。
S4、当火灾发生时，摄影装置校准到拍摄存底像片时相同的位置与方向，对钢结构建筑立面进行实时拍摄。
S5、读取实时像片和存底像片中的控制点，由于摄影装置本身电子元件存在的内部随机噪音、物镜畸变、像片变形等系统误差，采用直接线性变换法检定，消除摄影装置误差，得到修正后的实时像片。
S6、提取修正后实时像片中变形点的信息，计算出变形点的形变值；
即将火灾前和火灾时变形点的空间坐标进行对比，得到形变值。其中变形点实际空间三维坐标函数为：S＝(NTN)-1NTQ，其中，N为误差方程式系数，S为变形点对应的空间三维坐标，Q为误差方程式自由项。
变形点的形变函数为，
δ＝Y-X
其中，δ为形变值，Y为火灾中钢结构长度，X为钢结构原始长度。
为了便于观察，可通过绘图软件采集形变点实时的形变值，绘制成实时形变曲线。
S7、判断变形点的形变值是否达到承载力极限，如果时，则认为建筑存在坍塌风险；若形变值未达到承载力极限则重复继续监测，这里的承载力极限可取
上述方法的原理为：使用数字近景摄影测量技术拍摄现场的火灾前与火灾后的像片，然后通过处理火灾前与火灾时像片得出其空间坐标进行对比，进而计算钢结构形变，当形变大于其承载力极限状态时，可以认为该建筑有坍塌风险，消防队可以及时撤出救援人员，并做好后续准备。
上述方法填补了钢结构建筑坍塌风险领域的技术空白，具备经济、高效、准确的特点，适用性高，可用于多种钢结构建筑，包括工厂、厂房、住宅、综合商业中心等各类型建筑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：包括，
在钢结构建筑中起承载作用的立面上设置人工标志；人工标志包括变形点和控制点；
在建筑防火审核时，对准钢结构建筑立面架设多个摄影装置；
拍摄钢结构立面像片，并存底备用；
当火灾发生时，摄影装置校准到拍摄存底像片时相同的位置与方向，对钢结构建筑立面进行实时拍摄；
读取实时像片和存底像片中的控制点并进行检定，消除摄影装置误差，得到修正后的实时像片；
提取修正后实时像片中变形点的信息，计算出变形点的形变值；
判断变形点的形变值是否达到承载力极限，如果时，则认为建筑存在坍塌风险；若形变值未达到承载力极限则重复继续监测。
2.根据权利要求1所述的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：像素点与人工标志的比例尺其中，f为摄影装置主距，L为控制点距离摄影装置水平距离。
3.根据权利要求2所述的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：变形点和控制点以正交格网形式布置。
4.根据权利要求1所述的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：每个人工标志在若干个摄影装置的拍摄范围内。
5.根据权利要求1或4所述的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：摄影装置为数码相机。
6.根据权利要求1所述的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：采用直接线性变换法对实时像片和存底像片中的控制点进行检定，消除摄影装置误差。
7.根据权利要求1所述的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：变形点的形变函数为，
δ＝Y-X
其中，δ为形变值，Y为火灾中钢结构长度，X为钢结构原始长度。
8.根据权利要求1所述的火灾中钢结构建筑坍塌风险监测方法，其特征在于：通过绘图软件采集形变点实时的形变值，绘制成实时形变曲线。
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