CN116756514A - 一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法和设备，其中，所述方法通过已有结构模型模拟分析确定连接节点关键退化形式和敏感舒适度指标，得到连接节点刚度评估模型，通过现场舒适度测试获取目标建筑的敏感舒适度指标，根据连接节点刚度评估模型获得目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数，根据连廊连接节点刚度退化系数，对目标建筑进行刚度评估及退化监测。无须改变连接部位的结构形式和原始连接状态，解决了目前测量连廊与塔楼连接节点刚度，由于采用直接测量法改变了连接部位的结构形式和原始连接状态，导致连接部位刚度预测准确性低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程技术领域，具体涉及一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法和设备。
背景技术
连廊的主体结构通常采用钢桁架结构形式，其建造过程一般是先在低处原位拼装，然后整体提升至指定高度，再进行节点连接。由于施工误差和施工质量问题的存在，连廊与塔楼连接节点的实际刚度与初始设计存在偏差。此外，在长期使用和常年温度、风、雨水等环境因素的作用下，连廊不仅要承担自身重力荷载，还要协调塔楼变形差和不同步振动，连廊与塔楼连接部位的构件和节点在往复荷载作用下，极易发生强度退化和疲劳累积损伤，导致连接部位刚度退化，进而影响连廊舒适度。通过结构健康监测技术可以尽早地发现连接节点刚度的退化情况，以便抓住有利时机采取应对措施，减少不必要的社会影响。
现有技术中，为了获取连廊与塔楼连接节点刚度，采用直接测量法，在连接节点放入测量仪器，通过测量连接节点的受力状态推算出连接节点刚度，直接测量法虽然简单易行，但改变了连接部位的结构形式和原始连接状态，降低了连接部位刚度预测的准确性，并且连接节点刚度是反映连接部位全域的整体指标，受多种因素的影响，直接测量法只能测量出单种因素的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法和设备，以克服目前测量连廊与塔楼连接节点刚度，由于采用直接测量法改变了连接部位的结构形式和原始连接状态，导致连接部位刚度预测准确性低的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一方面，本申请提供了一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法，包括：
获取预先建立的与目标建筑结构相同的结构模型；
根据所述结构模型确定连接点关键退化形式；
根据所述结构模型确定敏感舒适度指标；
根据所述连接点关键退化形式和所述敏感舒适度指标建立连接点刚度评估模型；
通过现场舒适度测试获取所述目标建筑的敏感舒适度指标；
将所述目标建筑的敏感舒适度指标输入到所述连接点刚度评估模型，获得所述目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数。
进一步的，以上所述的方法，所述根据所述结构模型确定连接点关键退化形式，包括：
根据所述结构模型确定连接节点关键刚度形式；
根据所述结构模型确定连接节点关键退化位置；
根据所述连接节点关键刚度形式和所述连接节点关键退化位置，确定所述连接点关键退化形式；
根据所述连廊连接节点刚度退化系数，对所述目标建筑进行刚度评估及退化监测。
进一步的，以上所述的方法，所述连接节点关键刚度形式包括：平动刚度和转动刚度。
进一步的，以上所述的方法，所述连接节点关键退化位置包括：连接节点的楼层和梁端位置。
进一步的，以上所述的方法，所述根据所述结构模型确定敏感舒适度指标，包括：
获取连接节点不同关键刚度形式下连廊竖向自振频率的变化程度和连廊竖向加速度的变化程度；
获取连接节点不同关键退化位置下连廊不同位置竖向振动加速度的变化程度；
根据所述连廊竖向自振频率的变化程度、所述连廊竖向加速度的变化程度和连廊不同位置竖向振动加速度的变化程度，确定所述敏感舒适度指标。
进一步的，以上所述的方法，所述根据所述连接点关键退化形式和所述敏感舒适度指标建立连接点刚度评估模型，包括：
获取所述连接点关键退化形式的刚度退化系数；
对所述敏感舒适度指标进行归一化处理；
通过回归分析确定所述连接点关键退化形式的刚度退化系数和归一化处理后所述敏感舒适度指标的映射关系，从而建立连接点刚度评估模型。
进一步的，以上所述的方法，所述通过现场舒适度测试获取所述目标建筑的敏感舒适度指标，包括：
通过在所述目标建筑连廊关键退化楼层布置的加速度传感器，获取所述目标建筑的敏感舒适度指标实测值；
通过对所述敏感舒适度指标实测值进行舒适度模拟分析，获得所述目标建筑连接节点刚度未退化的敏感舒适度指标和所述目标建筑连接节点刚度完全退化的敏感舒适度指标。
进一步的，以上所述的方法，所述将所述目标建筑的敏感舒适度指标输入到所述连接点刚度评估模型，获得所述目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数，包括：
根据所述目标建筑连接节点刚度未退化的敏感舒适度指标和所述目标建筑连接节点刚度完全退化的敏感舒适度指标计算归一化敏感舒适度指标；
将所述归一化敏感舒适度指标代入到所述连接点刚度评估模型，得到所述目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数。
另一方面，本申请还提供了一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测设备，包括处理器和存储器，所述处理器与存储器相连：
其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；
所述存储器，用于存储所述程序，所述程序至少用于执行以上任一项所述的方法。
本发明的有益效果为：
本申请首先获取预先建立的与目标建筑结构相同的结构模型，根据结构模型确定连接点关键退化形式，根据结构模型确定敏感舒适度指标，然后，根据连接点关键退化形式和敏感舒适度指标建立连接点刚度评估模型；最后，通过现场舒适度测试获取目标建筑的敏感舒适度指标，将目标建筑的敏感舒适度指标输入到连接点刚度评估模型，获得目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数。在本申请中，通过已有结构模型模拟分析确定连接节点关键退化形式和敏感舒适度指标，得到连接节点刚度评估模型，通过现场舒适度测试获取目标建筑的敏感舒适度指标，根据连接节点刚度评估模型获得目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数，根据连廊连接节点刚度退化系数，对目标建筑进行刚度评估及退化监测。无须改变连接部位的结构形式和原始连接状态，解决了目前测量连廊与塔楼连接节点刚度，由于采用直接测量法改变了连接部位的结构形式和原始连接状态，导致连接部位刚度预测准确性低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法一种实施例提供的流程图；
图2是本发明一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测设备一种实施例提供的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
现有技术中，为了获取连廊与塔楼连接节点刚度，采用直接测量法，在连接节点放入测量仪器，通过测量连接节点的受力状态推算出连接节点刚度，直接测量法虽然简单易行，但改变了连接部位的结构形式和原始连接状态，降低了连接部位刚度预测的准确性，并且连接节点刚度是反映连接部位全域的整体指标，受多种因素的影响，直接测量法只能测量出单种因素的影响。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连廊与塔楼连接节点刚度评估方法和设备，以克服目前测量连廊与塔楼连接节点刚度，由于采用直接测量法改变了连接部位的结构形式和原始连接状态，导致连接部位刚度预测准确性低的问题。
图1是本发明一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法一种实施例提供的流程图。请参阅图1，本实施例可以包括以下步骤：
S1、获取预先建立的与目标建筑结构相同的结构模型。
S2、根据结构模型确定连接点关键退化形式。
S3、根据结构模型确定敏感舒适度指标。
S4、根据连接点关键退化形式和敏感舒适度指标建立连接点刚度评估模型。
S5、通过现场舒适度测试获取目标建筑的敏感舒适度指标。
S6、将目标建筑的敏感舒适度指标输入到连接点刚度评估模型，获得目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数。
S7、根据连廊连接节点刚度退化系数，对目标建筑进行刚度评估及退化监测。
可以理解的是，本实施例首先获取预先建立的与目标建筑结构相同的结构模型，根据结构模型确定连接点关键退化形式，根据结构模型确定敏感舒适度指标，然后，根据连接点关键退化形式和敏感舒适度指标建立连接点刚度评估模型；最后，通过现场舒适度测试获取目标建筑的敏感舒适度指标，将目标建筑的敏感舒适度指标输入到连接点刚度评估模型，获得目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数。在本实施例中，通过已有结构模型模拟分析确定连接节点关键退化形式和敏感舒适度指标，得到连接节点刚度评估模型，通过现场舒适度测试获取目标建筑的敏感舒适度指标，根据连接节点刚度评估模型获得目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数，根据连廊连接节点刚度退化系数，对目标建筑进行刚度评估及退化监测。无须改变连接部位的结构形式和原始连接状态，解决了目前测量连廊与塔楼连接节点刚度，由于采用直接测量法改变了连接部位的结构形式和原始连接状态，导致连接部位刚度预测准确性低的问题。
优选的，步骤S2，包括：
根据结构模型确定连接节点关键刚度形式；
根据结构模型确定连接节点关键退化位置；
根据连接节点关键刚度形式和连接节点关键退化位置，确定连接点关键退化形式。
优选的，连接节点关键刚度形式包括：平动刚度和转动刚度。
优选的，连接节点关键退化位置包括：连接节点的楼层和梁端位置。
可以理解的是，确定连接节点关键刚度形式，包括：将连廊所有连接节点三个方向的平动和转动刚度系数分别调零；对比连接节点六种刚度形式退化后连廊竖向自振频率和加速度的变化程度；确定对连廊竖向自振频率和加速度影响最大的连接节点关键刚度形式。在一些实施例中，所述连接节点关键刚度形式为垂直连廊跨度方向的转动刚度。
确定连接节点关键退化位置包括：将连廊不同楼层和连接梁端关键刚度形式系数分别调零；对比不同位置的连接节点的关键刚度形式退化后，连廊振动加速度的变化程度；确定对振动加速度影响最大的连接节点关键退化位置。在一些实施例中，连接节点关键退化位置为底层垂直连廊跨度方向同一侧的连接梁端。在一些实施例中，连接节点关键退化形式为底层垂直连廊跨度方向同一侧连接梁端的转动刚度。
优选的，步骤S3，包括：
获取连接节点不同关键刚度形式下连廊竖向自振频率的变化程度和连廊竖向加速度的变化程度；
获取连接节点不同关键退化位置下连廊不同位置竖向振动加速度的变化程度；
根据连廊竖向自振频率的变化程度、连廊竖向加速度的变化程度和连廊不同位置竖向振动加速度的变化程度，确定敏感舒适度指标。
优选的，步骤S4，包括：
获取连接点关键退化形式的刚度退化系数；
对敏感舒适度指标进行归一化处理；
通过回归分析确定连接点关键退化形式的刚度退化系数和归一化处理后敏感舒适度指标的映射关系，从而建立连接点刚度评估模型。
优选的，步骤S5，包括：
通过在目标建筑连廊关键退化楼层布置的加速度传感器，获取目标建筑的敏感舒适度指标实测值；
通过对敏感舒适度指标实测值进行舒适度模拟分析，获得目标建筑连接节点刚度未退化的敏感舒适度指标和目标建筑连接节点刚度完全退化的敏感舒适度指标。
优选的，步骤S6，包括：
根据目标建筑连接节点刚度未退化的敏感舒适度指标和目标建筑连接节点刚度完全退化的敏感舒适度指标计算归一化敏感舒适度指标；
将归一化敏感舒适度指标代入到连接点刚度评估模型，得到目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数。
可以理解的是，敏感舒适度指标的确定，具体为：对比不同连接节点退化工况下连廊振动特性和加速度的变化程度；确定对连接节点刚度退化的敏感舒适度指标ak。在一些实施例中，所述敏感舒适度指标为连廊底层加速度功率谱峰值。
建立连接节点刚度评估模型，具体为：
获取关键退化形式的刚度退化系数矩阵k；
通过舒适度分析得到不同退化工况的敏感舒适度指标矩阵ak；
通过归一化得到敏感舒适度指标的归一化值矩阵ηk；
通过回归分析建立关键退化形式刚度退化系数和归一化敏感舒适度指标的映射关系，确定连接节点刚度评估模型。
在一些实施例中，所述关键退化形式的刚度退化系数矩阵k为：
k＝[k1 k2 L ki L km]
式中ki为第i种工况的刚度退化系数。
在一些实施例中，所述不同退化工况的敏感舒适度指标矩阵ak为：
ak＝[a1 a2 L ai L am]
式中ai为第i种工况的敏感舒适度指标值。
在一些实施例中，所述敏感舒适度指标的归一化值矩阵ηk为：
ηk＝[η1 η2 L ηi L ηm]
其中，ηi的计算式为：
式中，ηi为连接节点刚度退化系数为ki的归一化敏感舒适度指标；为连接节点刚度退化系数为ki的敏感舒适度指标；ak＝0为连接节点刚度未退化的敏感舒适度指标；ak＝1为连接节点刚度完全退化的敏感舒适度指标。
在一些实施例中，所述连接节点刚度评估模型为：
式中β1、β2为连接节点刚度评估模型的待定参数。
通过现场舒适度测试获取目标建筑的敏感舒适度指标，具体为：
在连廊关键退化楼层布置加速度传感器，通过现场舒适度测试得到真实情况的敏感舒适度指标实测值
通过舒适度模拟分析分别得到连接节点刚度未退化和完全退化的敏感舒适度指标ak＝0、ak＝1。
将目标建筑的敏感舒适度指标输入到连接点刚度评估模型，获得目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数，具体为：
计算归一化敏感舒适度指标η；
将归一化敏感舒适度指标代入连接节点刚度评估模型，得到连廊连接节点刚度退化系数的实际值，实现连廊连接节点刚度的退化监测。
本发明还提供了一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测设备，用于实现上述方法实施例。图2是本发明一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测设备一种实施例提供的结构示意图。如图2所示，本实施例的连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测设备包括处理器21和存储器22，处理器21与存储器22相连。其中，处理器21用于调用并执行所述存储器22中存储的程序；存储器22用于存储所述程序，所述程序至少用于执行以上实施例中的连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法。
本申请实施例提供的连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测设备的具体实施方案可以参考以上任意实施例的连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法的实施方式，此处不再赘述。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法，其特征在于，包括：
获取预先建立的与目标建筑结构相同的结构模型；
根据所述结构模型确定连接点关键退化形式；
根据所述结构模型确定敏感舒适度指标；
根据所述连接点关键退化形式和所述敏感舒适度指标建立连接点刚度评估模型；
通过现场舒适度测试获取所述目标建筑的敏感舒适度指标；
将所述目标建筑的敏感舒适度指标输入到所述连接点刚度评估模型，获得所述目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数；
根据所述连廊连接节点刚度退化系数，对所述目标建筑进行刚度评估及退化监测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述结构模型确定连接点关键退化形式，包括：
根据所述结构模型确定连接节点关键刚度形式；
根据所述结构模型确定连接节点关键退化位置；
根据所述连接节点关键刚度形式和所述连接节点关键退化位置，确定所述连接点关键退化形式。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述连接节点关键刚度形式包括：平动刚度和转动刚度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述连接节点关键退化位置包括：连接节点的楼层和梁端位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述结构模型确定敏感舒适度指标，包括：
获取连接节点不同关键刚度形式下连廊竖向自振频率的变化程度和连廊竖向加速度的变化程度；
获取连接节点不同关键退化位置下连廊不同位置竖向振动加速度的变化程度；
根据所述连廊竖向自振频率的变化程度、所述连廊竖向加速度的变化程度和连廊不同位置竖向振动加速度的变化程度，确定所述敏感舒适度指标。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述连接点关键退化形式和所述敏感舒适度指标建立连接点刚度评估模型，包括：
获取所述连接点关键退化形式的刚度退化系数；
对所述敏感舒适度指标进行归一化处理；
通过回归分析确定所述连接点关键退化形式的刚度退化系数和归一化处理后所述敏感舒适度指标的映射关系，从而建立连接点刚度评估模型。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通过现场舒适度测试获取所述目标建筑的敏感舒适度指标，包括：
通过在所述目标建筑连廊关键退化楼层布置的加速度传感器，获取所述目标建筑的敏感舒适度指标实测值；
通过对所述敏感舒适度指标实测值进行舒适度模拟分析，获得所述目标建筑连接节点刚度未退化的敏感舒适度指标和所述目标建筑连接节点刚度完全退化的敏感舒适度指标。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述将所述目标建筑的敏感舒适度指标输入到所述连接点刚度评估模型，获得所述目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数，包括：
根据所述目标建筑连接节点刚度未退化的敏感舒适度指标和所述目标建筑连接节点刚度完全退化的敏感舒适度指标计算归一化敏感舒适度指标；
将所述归一化敏感舒适度指标代入到所述连接点刚度评估模型，得到所述目标建筑的连廊连接节点刚度退化系数。
9.一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述处理器与存储器相连：
其中，所述处理器，用于调用并执行所述存储器中存储的程序；
所述存储器，用于存储所述程序，所述程序至少用于执行以上任一项所述的方法。
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| CN202310817892.3A CN116756514A (zh) | 2023-07-05 | 2023-07-05 | 一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法和设备 |
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| CN116756514A true CN116756514A (zh) | 2023-09-15 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310817892.3A Pending CN116756514A (zh) | 2023-07-05 | 2023-07-05 | 一种连廊与塔楼连接节点刚度评估及退化监测方法和设备 |
Country Status (1)
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-
2023
- 2023-07-05 CN CN202310817892.3A patent/CN116756514A/zh active Pending
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