CN117761759A - 减隔震建筑的地震反应监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种减隔震建筑的地震反应监测系统，包括：隔震建筑地震反应监测子系统和消能减震地震反应监测子系统；包括振动传感器、位移计、倾角仪和动态应变计。对减隔震建筑的地震响应数据和正常使用状态下的结构振动和变形数据进行收集，为评估减隔震建筑的性能提供数据支持，从而达到能够通过数据量化评估减隔震建筑性能的目的。
Description
技术领域
本发明属于房屋建筑地震监测技术领域，尤其是涉及一种减隔震建筑的地震反应监测系统。
背景技术
随着我国国民经济和城市化水平的发展，我国对建筑的防震减灾能力提出了更高的要求，近年来随着减隔震技术的推广政策进一步完善，国内减隔震技术的应用规模逐步扩大，但目前我国减隔震建筑经历强震检验的案例还相对较少，近年来发生的地震中有部分成功经历强震检验的减隔震案例表现出了优越的抗震性能，但在云南、四川也有部分减隔震建筑和装置在地震发生时也出现了一定程度的破坏，但这些案例均缺乏应有的地震反应监测数据，无法通过数据来量化评估减隔震建筑的性能优势。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种减隔震建筑的地震反应监测系统，至少部分的解决现有技术中存在的无法通过数据来量化评估减隔震建筑的性能优势的问题。
本公开实施例提供了一种减隔震建筑的地震反应监测系统，包括：隔震建筑地震反应监测子系统和消能减震地震反应监测子系统；
所述隔震建筑地震反应监测子系统至少设置三个测点，分别为第一测点、第二测点和第三测点，
所述第一测点包括第一振动传感器、第一位移计、第二位移计和第一动态应变计；
所述第二测点包括第二振动传感器和第一倾角仪；
所述第三测点包括第三振动传感器和第二倾角仪；
所述消能减震地震反应监测子系统至少设置三个测点，分别为第四测点、第五测点和第六测点；
所述第四测点包括第四振动传感器、第三位移计和第二动态应变计；
所述第五测点包括第五振动传感器、第四位移计和第三动态应变计；
所述第六测点包括第六振动传感器和第三倾角仪。
可选的，所述第一测点布置于建筑隔震层内部，第一振动传感器用于测量地面的地震输入信号；第一位移计用于测量隔震支座的竖向变形和水平变形；第二位移计用于测量黏滞阻尼器的轴向变形；第一动态应变计用于测量黏滞阻尼器连接支墩墙的应变，用于评估黏滞阻尼器支墩墙在地震时是否处于弹性工作状态。
可选的，所述第二测点布置在隔震建筑的首层；
第二振动传感器和第一振动传感器的测量值用于对比隔震建筑首层和地面的地震响应之差，用于评估隔震效果；第一倾角仪用于测量隔震建筑首层的倾斜度和不均匀沉降。
可选的，所述第三测点布置在隔震建筑的顶层；
第三振动传感器、第二振动传感和第一振动传感的测量值用于对比隔震建筑顶层、首层和地面的地震响应之差别，用于评估隔震效果；
第二倾角仪用于测量隔震建筑顶层的倾斜度和不均匀沉降。
可选的，第四测量点布置于消能减震建筑首层，第四振动传感器用于测量地面的地震输入信号；第三位移计用于测量轴向工作消能减震装置的相对变形；第二动态应变计用于测量消能减震装置节点板的应变，用于评估消能减震装置节点板在地震时是否处于弹性工作状态。
可选的，第五测点设置于消能减震建筑中部楼层，第五振动传感器和第四振动传感器的测量值用于对比消能减震建筑中部楼层和地面的地震响应之差别，用于评估消能减震效果；第四位移计用于测量水平向工作消能减震装置的相对变形；第三动态应变计用于测量消能减震装置相连的阻尼器支墩墙的应变，用于评估消能减震装置相连支墩墙在地震时是否处于弹性工作状态。
可选的，第六测点设置于消能减震建筑的顶层，第六振动传感器、第五振动传感和第四振动传感的测量值用于对比消能减震建筑顶层、中部楼层和地面的地震响应之差别，用于评估消能减震效果；第三倾角仪用于测量消能减震建筑顶层的倾斜度和不均匀沉降。
可选的，第一振动传感器、第一位移计、第二位移计、第一动态应变计、第二振动传感器、第一倾角仪、第三振动传感器、第二倾角仪、第四振动传感器、第三位移计、第二动态应变计、第五振动传感器、第四位移计、第三动态应变计、第六振动传感器和第三倾角仪采集的数据传输至监测中心进行分析。
可选的，振动传感器集成加速度、速度和位移，能同时测量振动加速度、振动速度和振动位移；
振动传感器，其加速度量程为2.0g，分辨力为1×10-6g，速度量程为1.0m/s，分辨力为4×10-8m/s，位移量程为600mm，分辨力为1×10-4mm。
可选的，倾角仪量程为±15 °，分辨力为0.01°，有效频带为0~10Hz；
位移计量程范围为0~1000mm，分辨力为0.01mm，有效频带为0~10Hz。
本发明提供的减隔震建筑的地震反应监测系统，通过隔震建筑地震反应监测子系统和消能减震地震反应监测子系统对减隔震建筑的地震响应数据和正常使用状态下的结构振动和变形数据进行收集，为评估减隔震建筑的性能提供数据支持，从而达到能够通过数据量化评估减隔震建筑性能的目的。
附图说明
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为本公开实施例提供的减隔震建筑的地震反应监测系统的原理框图；
图2为本公开实施例提供的隔震建筑地震反应监测仪器布置示意图；
图3为本公开实施例提供的消能减震建筑地震反应监测仪器布置示意图；
其中，1-第一测点，11-第一振动传感器，12-第一位移计，13-第二位移计，14-第一动态应变计，2-第二测点，21-第二振动传感器，22-第一倾角仪，3-第三测点，31-第三振动传感器，32-第二倾角仪，4-第四测点，41-第四振动传感器，42-第三位移计，43-第二动态应变计，5-第五测点，51-第五振动传感器，52-第四位移计，53-第三动态应变计，6-第六测点，61-第六振动传感器，62-第三倾角仪，701-隔离支座上支墩，702-隔震层梁，703-隔离支座，704-隔离支座下支墩，705-隔震层，706-基础，707-基础梁，708-节点板，709-阻尼器支墩墙。
具体实施方式
下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。
应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。
如图1所示，本实施例的减隔震建筑的地震反应监测系统为基于保持减隔震建筑正常使用功能的地震反应监测系统，包括振动传感器、动态应变计、倾角仪、位移计、网络基站、云平台监测中心和用户端；振动传感器可以采用无线多功能振动传感器，倾角仪可以采用无线倾角仪。
系统采用无线物联网技术，采集的数据信号通过网络基站传输到云平台监测中心，云平台监测中心对数据进行分析处理并自动生成分析报告，将分析处理后的结果反馈给用户端；用户端包括电脑和智能手机。
当监测到的加速度、倾斜沉降值达到预警值或者仪器出现故障掉线后，均可触发预警功能，并通过短信或者邮件的形式自动反馈给用户端。
无线多功能振动传感器内部集成有无线动态数据采集仪和无线传输模块，无线动态数据采集仪可采集内置振动传感器的数据信号，还可同步采集位移计和动态应变计的数据信号；无线动态数据采集仪设置6通道，其中3通道用于连接振动传感器，其余通道用于连接位移计和动态应变计。无线多功能振动传感器可实现三网通讯、断网后自动重连，直接与云平台无线连接。
动态应变计用于采集减隔震装置相连支墩墙体和节点连接件的应变信号。动态应变计采用全桥电阻应变计为敏感元器件，集成信号调理模块、内置温度补偿，可直接输出电压信号。
无线倾角仪用于采集结构楼面或者关键构件的倾斜度和不均匀沉降。无线倾角仪内置高精度MEMS倾角芯片并带有计算功能，可直接上传分析结果至云平台，亦可实时传输倾角原始数据。
位移计用于采集减隔震装置两端的相对变形。其量程可根据减隔震装置的设计变形调整。位移计可测量BRB、黏滞阻尼器、各类位移型阻尼器和建筑隔震橡胶支座等减隔震装置的两端相对变形，位移计一端固定在减隔震装置端部和主体结构的连接处，另一端固定在减隔震装置，位移计直接可输出或经分析处理后输出减隔震装置的相对变形。
如图2和图3所示，本实施例公开了一种减隔震建筑的地震反应监测系统，包括：隔震建筑地震反应监测子系统和消能减震地震反应监测子系统；
所述隔震建筑地震反应监测子系统至少设置三个测点，分别为第一测点、第二测点和第三测点，
所述第一测点包括第一振动传感器、第一位移计、第二位移计和第一动态应变计；
所述第二测点包括第二振动传感器和第一倾角仪；
所述第三测点包括第三振动传感器和第二倾角仪；
所述消能减震地震反应监测子系统至少设置三个测点，分别为第四测点、第五测点和第六测点；
所述第四测点包括第四振动传感器、第三位移计和第二动态应变计；
所述第五测点包括第五振动传感器、第四位移计和第三动态应变计；
所述第六测点包括第六振动传感器和第三倾角仪。
可选的，所述第一测点布置于建筑隔震层内部，第一振动传感器用于测量地面的地震输入信号；第一位移计用于测量隔震支座的竖向变形和水平变形；第二位移计用于测量黏滞阻尼器的轴向变形；第一动态应变计用于测量黏滞阻尼器连接支墩墙的应变，用于评估黏滞阻尼器支墩墙在地震时是否处于弹性工作状态。
第一振动传感器、第一位移计、第二位移计和第一动态应变计的信号通过第一振动传感器内置的无线动态数据采集仪进行同步采集，第一测点的所有采集信号经第一振动传感器内置的无线传输模块发送，经网络基站传输至云平台监测中心。
可选的，所述第二测点布置在隔震建筑的首层；
第二振动传感器和第一振动传感器的测量值用于对比隔震建筑首层和地面的地震响应之差，用于评估隔震效果；第一倾角仪用于测量隔震建筑首层的倾斜度和不均匀沉降。
第二振动传感器和第一倾角仪的信号通过第二振动传感器内置的无线动态数据采集仪进行同步采集，第二测点的所有采集信号经第二振动传感器内置的无线传输模块发送，经网络基站传输至云平台监测中心。
可选的，所述第三测点布置在隔震建筑的顶层；
第三振动传感器、第二振动传感和第一振动传感的测量值用于对比隔震建筑顶层、首层和地面的地震响应之差别，用于评估隔震效果；
第二倾角仪用于测量隔震建筑顶层的倾斜度和不均匀沉降。
第三振动传感器和第二倾角仪的信号通过第三振动传感器内置的无线动态数据采集仪进行同步采集，第三测点的所有采集信号经第三振动传感器内置的无线传输模块发送，经网络基站传输至云平台监测中心。
可选的，第四测量点布置于消能减震建筑首层，第四振动传感器用于测量地面的地震输入信号；第三位移计用于测量测量BRB、黏滞阻尼器等轴向工作消能减震装置的相对变形；第二动态应变计用于测量消能减震装置节点板的应变，用于评估消能减震装置节点板在地震时是否处于弹性工作状态。第四振动传感器、第三位移计和第二动态应变计的信号通过第四振动传感器内置的无线动态数据采集仪进行同步采集，第四测点的所有采集信号经第四振动传感器内置的无线传输模块发送，经网络基站传输至云平台监测中心。
可选的，第五测点设置于消能减震建筑中部楼层，第五振动传感器和第四振动传感器的测量值用于对比消能减震建筑中部楼层和地面的地震响应之差别，用于评估消能减震效果；第四位移计用于测量水平向工作消能减震装置的相对变形；第三动态应变计用于测量消能减震装置相连的阻尼器支墩墙的应变，用于评估消能减震装置相连支墩墙在地震时是否处于弹性工作状态。第五振动传感器、第四位移计和第三动态应变计的信号通过第五振动传感器内置的无线动态数据采集仪进行同步采集，第五测点的所有采集信号经第五振动传感器内置的无线传输模块发送，经网络基站传输至云平台监测中心。
可选的，第六测点设置于消能减震建筑的顶层，第六振动传感器、第五振动传感和第四振动传感的测量值用于对比消能减震建筑顶层、中部楼层和地面的地震响应之差别，用于评估消能减震效果；第三倾角仪用于测量消能减震建筑顶层的倾斜度和不均匀沉降。第六振动传感器和第三倾角仪的信号通过第六振动传感器内置的无线动态数据采集仪进行同步采集，第六测点的所有采集信号经第六振动传感器内置的无线传输模块发送，经网络基站传输至云平台监测中心。
可选的，第一振动传感器、第一位移计、第二位移计、第一动态应变计、第二振动传感器、第一倾角仪、第三振动传感器、第二倾角仪、第四振动传感器、第三位移计、第二动态应变计、第五振动传感器、第四位移计、第三动态应变计、第六振动传感器和第三倾角仪采集的数据传输至监测中心进行分析。
可选的，振动传感器集成加速度、速度和位移，能同时测量振动加速度、振动速度和振动位移；
振动传感器，其加速度量程为2.0g，分辨力为1×10-6g，速度量程为1.0m/s，分辨力为4×10-8m/s，位移量程为600mm，分辨力为1×10-4mm。
可选的，倾角仪量程为±15 °，分辨力为0.01°，有效频带为0~10Hz；
位移计量程范围为0~1000mm，分辨力为0.01mm，有效频带为0~10Hz。
本实施例公开的系统可监控和记录地震来临时的结构地震响应、减隔震装置的工作变形、减隔震装置相连构件的内力状态，以及在正常使用状态下减隔震建筑的实时振动数据和楼层的倾斜状态；监测系统用于评估在地震响应下减隔震建筑的实际抗震性能水平、在设防地震下减隔震建筑是否能保持正常使用功能以及减隔震装置及其相连构件在震后是否需要维修或更换。系统还可通过正常使用状态下的实时监控数据判断结构的动力特性变化以及是否随着时间的推移出现倾斜和不均匀沉降，实现对减隔震建筑全寿命周期的健康监测。这些基础数据还可用于指导减隔震建筑的设计。
本实施例采用无线物联网技术，实时采集、传输、分析处理减隔震建筑的地震响应数据和正常使用状态下的结构振动和变形数据，通过短信或者邮件的形式自动反馈给用户端，对减隔震建筑的性能评估、减隔震装置的创新研发、质量追溯和减隔震设计能够提供有力的数据支撑。
以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。
在本公开中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“A、B或C的至少一个”的列举意味着A或B或C，或AB或AC或BC，或ABC（即A和B和C）。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。
还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。
可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
Claims (10)
1.一种减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，包括：隔震建筑地震反应监测子系统和消能减震地震反应监测子系统；
所述隔震建筑地震反应监测子系统至少设置三个测点，分别为第一测点、第二测点和第三测点，
所述第一测点包括第一振动传感器、第一位移计、第二位移计和第一动态应变计；
所述第二测点包括第二振动传感器和第一倾角仪；
所述第三测点包括第三振动传感器和第二倾角仪；
所述消能减震地震反应监测子系统至少设置三个测点，分别为第四测点、第五测点和第六测点；
所述第四测点包括第四振动传感器、第三位移计和第二动态应变计；
所述第五测点包括第五振动传感器、第四位移计和第三动态应变计；
所述第六测点包括第六振动传感器和第三倾角仪。
2.根据权利要求1所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，所述第一测点布置于建筑隔震层内部，第一振动传感器用于测量地面的地震输入信号；第一位移计用于测量隔震支座的竖向变形和水平变形；第二位移计用于测量黏滞阻尼器的轴向变形；第一动态应变计用于测量黏滞阻尼器连接支墩墙的应变，用于评估黏滞阻尼器支墩墙在地震时是否处于弹性工作状态。
3.根据权利要求2所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，所述第二测点布置在隔震建筑的首层；
第二振动传感器和第一振动传感器的测量值用于对比隔震建筑首层和地面的地震响应之差，用于评估隔震效果；第一倾角仪用于测量隔震建筑首层的倾斜度和不均匀沉降。
4.根据权利要求3所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，所述第三测点布置在隔震建筑的顶层；
第三振动传感器、第二振动传感和第一振动传感的测量值用于对比隔震建筑顶层、首层和地面的地震响应之差别，用于评估隔震效果；
第二倾角仪用于测量隔震建筑顶层的倾斜度和不均匀沉降。
5.根据权利要求1所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，第四测量点布置于消能减震建筑首层，第四振动传感器用于测量地面的地震输入信号；第三位移计用于测量轴向工作消能减震装置的相对变形；第二动态应变计用于测量消能减震装置节点板的应变，用于评估消能减震装置节点板在地震时是否处于弹性工作状态。
6.根据权利要求5所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，第五测点设置于消能减震建筑中部楼层，第五振动传感器和第四振动传感器的测量值用于对比消能减震建筑中部楼层和地面的地震响应之差别，用于评估消能减震效果；第四位移计用于测量水平向工作消能减震装置的相对变形；第三动态应变计用于测量消能减震装置相连的阻尼器支墩墙的应变，用于评估消能减震装置相连支墩墙在地震时是否处于弹性工作状态。
7.根据权利要求6所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，第六测点设置于消能减震建筑的顶层，第六振动传感器、第五振动传感和第四振动传感的测量值用于对比消能减震建筑顶层、中部楼层和地面的地震响应之差别，用于评估消能减震效果；第三倾角仪用于测量消能减震建筑顶层的倾斜度和不均匀沉降。
8.根据权利要求1所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，第一振动传感器、第一位移计、第二位移计、第一动态应变计、第二振动传感器、第一倾角仪、第三振动传感器、第二倾角仪、第四振动传感器、第三位移计、第二动态应变计、第五振动传感器、第四位移计、第三动态应变计、第六振动传感器和第三倾角仪采集的数据传输至监测中心进行分析。
9.根据权利要求1所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，
振动传感器集成加速度、速度和位移，能同时测量振动加速度、振动速度和振动位移；
振动传感器，其加速度量程为2.0g，分辨力为1×10-6g，速度量程为1.0m/s，分辨力为4×10-8m/s，位移量程为600mm，分辨力为1×10-4mm。
10.根据权利要求1所述的减隔震建筑的地震反应监测系统，其特征在于，倾角仪量程为±15 °，分辨力为0.01°，有效频带为0~10Hz；
位移计量程范围为0~1000mm，分辨力为0.01mm，有效频带为0~10Hz。
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