建筑结构强震动观测技术规范解读
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建筑物振动监测技术的使用技巧一、引言建筑物振动监测技术是一种用于评估和监测建筑结构振动的方法。
随着建筑物高度和复杂性的增加,振动监测变得愈发重要。
本文将介绍建筑物振动监测技术的使用技巧,以提供帮助和指导。
二、建筑物振动监测技术的分类建筑物振动监测技术可以分为结构振动监测和环境振动监测两类。
1. 结构振动监测:主要关注建筑物内部结构的振动情况。
该技术通过安装传感器等设备,记录并分析建筑物的振动数据,以评估建筑物结构的安全性和稳定性。
2. 环境振动监测:旨在评估建筑物周围环境对其振动的影响。
这包括交通、施工活动、人流等。
环境振动监测可帮助建筑师和工程师在设计和施工过程中考虑振动对建筑物的影响。
三、建筑物振动监测技术的应用范围建筑物振动监测技术广泛应用于以下方面:1. 结构安全评估:通过振动数据的监测和分析,可以评估建筑物的结构安全性,并及时发现潜在的问题。
这对于高层建筑、桥梁等结构的安全性至关重要。
2. 施工振动控制:在施工期间,机械设备和施工活动可能会引起建筑物振动,甚至对周边环境造成干扰。
通过振动监测技术,可以监测施工振动的强度和频率,从而有效地控制施工振动。
3. 桥梁监测:振动监测技术可用于桥梁结构的健康监测和维护。
通过连续监测桥梁的振动情况,可以及时发现桥梁结构的变形和破坏,从而采取相应的维修和加固措施。
4. 文物保护:一些古老建筑和文物对振动非常敏感。
通过振动监测技术,可以及时发现并控制振动对文物的潜在破坏,从而确保其保护和保存。
四、1. 选择合适的传感器:根据需要选择合适的振动传感器。
常见的传感器包括加速度计、速度计和位移计。
根据不同的应用场景和目的,选择合适的传感器以获得准确的振动数据。
2. 合理布置传感器:传感器的布置位置对于获得准确的振动数据至关重要。
应在建筑物的关键部位和易受振动影响的区域布置传感器,如楼层连接处、梁柱节点等。
3. 数据采集与分析:振动监测技术需要连续和长期的数据采集。
建筑物防震检测规范序言近年来,地震成为了人们关注的焦点,特别是在地震频发的地区,建筑物的抗震能力被放在了更加重要的位置。
为了确保建筑物在地震中的安全性,建筑物防震检测规范应运而生。
本文将对建筑物防震检测规范进行全面的介绍与论述。
一、背景与意义1.1 背景地震是一种自然灾害,其发生无法预测,在受灾地区造成的破坏极具威胁。
而建筑物一直是地震灾害的主要承受体,建筑物的抗震能力直接关系到人民群众的生命安全。
1.2 意义建筑物防震检测规范的制定和实施,对于提高建筑物抗震能力、减少地震灾害造成的损失、保护人民群众的生命安全具有重要意义。
通过严格执行防震检测规范,可以为工程设计、施工、监理等环节提供技术支持,确保建筑物在地震中起到最佳的保护作用。
二、建筑物防震检测的基本原则2.1 防震性能目标建筑物地震抗力设计应符合国家规范要求,以最大限度地保护建筑物和其中的人员安全。
2.2 检测内容建筑物防震检测主要包括结构抗震性能、构件连接性能、地基基础性能等方面的测试。
各项检测内容应根据建筑物的特点和设计要求进行综合考虑。
2.3 检测方法建筑物防震检测应采用可靠的测试设备和方法,包括现场测量、试验监测等手段。
测试结果应真实可靠,以便为相关单位提供准确的参考依据。
三、建筑物防震检测的技术要求3.1 测试设备和方法建筑物防震检测应使用符合国家标准和规范要求的测试设备和方法。
测试设备应具备高精度、高稳定性等特点,以确保测试结果的准确性。
3.2 检测数据处理建筑物防震检测数据应进行科学的处理和分析,以获得有效的结论。
数据处理过程中应注意数据的准确性和可靠性,确保结论的科学性和可行性。
3.3 报告编制建筑物防震检测报告应按照国家相关规范和标准的要求进行编制。
报告应包含详细的检测数据、分析结果和结论,并提供相应的技术建议和改善措施。
四、建筑物防震检测的实施流程4.1 前期准备建筑物防震检测前需要做好相关准备工作,包括确定检测单位和人员、制定检测计划、准备测试设备等。
1. 试述强震动观测的主要任务。
针对各类场地和工程结构布设强震动观测台网,获取真实可靠的强地面运动记录和工程结构地震反应资料,为研究强地面运动的特性和工程结构抗震设计方法与技术提供重要的基础资料。
①获取强地面运动的定量记录②获取工程结构的地震反应数据③强震动观测资料是地震工程学与近场地震学研究和发展的基础资料④应用领域的进一步扩展----地震应急决策2. 强震动观测有哪些特点,它与测震观测有何区别?①观测活动服务科研目标不一样;可能引起工程结构破坏和生命财产损失的强烈地震动与监测地震活动性、测定地震的震源参数、研究地壳和内部结构②观测记录和感兴趣的物理量不一样;测量加速度(幅值、频谱、持续时间)与测量位移、地震波的到达时间(幅值、初动方向、震源位置、)③记录工作方式不一样;触发运行、无人值守与连续记录、高灵敏度、有/无人值守④台站设置位置不完全一样。
自由场地、各类物和结构物与背景噪声极小、基本均匀分布3. 试述强震动观测的发展趋势。
台网规模迅速扩大;大震预警系统和快速反应系统迅速发展;基于强震动观测的震害快速评估系统;布设各类观测台阵;4. 强震仪的基本组成和基本技术要求。
强震动仪主要包括拾振器(加速度计)I和记录器两部分,拾振器直接测量地震运动的装置,记录器控制强震动仪的工作状态,并记录拾振器测量的测点运动;①较宽的频带,至少应为0 - 50赫兹I②能记录的最大加速度值应不低于 1 gn=0.01g=0.001gal=0.001m/sA2③仪器应能连续记录多次地震动④触发运行⑤稳定可靠、维护方便、故障率低5. 试说明数字式强震仪数据采集单元组成和基本参数数字强震动仪的数据采集单元主要由模数转换器(ADC)和数字信号处理芯片(DSP)组成。
技术指标:采样率、噪声、动态范围、分辨率、频响特性采样率:每秒钟采样数越高越好但是所占存储空间大噪声:无传感器输入情况下记录器本身的采样输出值大小,用噪声均方根值 nR 表示动态范围:满量程输入Ae 和噪声(均方根值)nR 的常用对数乘以20,单位dB ,DR=20*lg (Ae/nR ),不低于 90dB 强震仪数据采集单元之动态范围 D R D R =20lg(Ae/n R )Ae 分辨率:满量程输入时,记录器采样数据的二进制编码输出扣除其噪声影响后 的有效位数,不 不应小于16位鑛隰仪妆I 妇煤申%之易粥韦HA 叱十谆筈端棗樹年叫T 与郦年乡欷禱对任和案科谊频响特性:幅频特性曲线,幅度与频率,在 0-50HZ ,平直线 相频特性曲线,相移与频率,在 0-50HZ ,斜直线 6■试说明触发单元工作原理 答题要点: 触发功能完全由软件控制,一般有多种触发方式可选。
《建筑结构强震动观测技术规范》解读1.标准基本情况北京市地方标准公告(2018标字第16号)公布63项北京市地方标准,其中第40项为《建筑结构强震动观测技术规范》(DB11/T-1585-2018)。
本标准是由北京市地震灾害防御中心主持编制,北京市地震局归口管理并组织实施。
本标准以《中华人民共和国防震减灾法》、《地震监测管理条例》和《北京市实施<中华人民共和国防震减灾法>规定》为法律、法规依据,以《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010、《数字强震动加速度仪》DB/T 10-2016、《强震动观测技术规程》DB/T 64-2016、《地震台站建设规范》DB/T 16-2006和《地震台站建设规范》DB/T 17-2006等标准作为技术依据,针对建筑结构观测特点制定出满足北京地区建筑结构强震动观测要求的技术指导条文。
2.标准主要特点本标准规定了建筑结构强震动观测台阵的技术要求,主要包括设计要求、建设要求、观测要求等。
为提高标准的操作性、适用性,结合建筑结构强震动观测台阵建设经验,对工程实践中遇到的具体问题提出了特定的技术要求。
将台阵分为通用台阵和专用台阵,分别提出该类台阵观测点的布设要求,对观测设备的技术指标进行了适应性的调整和优化。
给出了通用观测台阵和典型专用结构台阵的观测点布设示例图,提升了标准的可操作性。
为使安装规范化明确了观测设备安装、试运行、验收的具体技术要求。
为提高观测数据质量、方便数据使用提出了观测方法、观测系统维护、观测数据处理和观测成果组成等观测技术要求。
3.标准规定内容本标准规定了建设结构强震动观测台阵的建筑结构适用范围和建筑结构强震动观测台阵的技术要求。
本标准适用于北京市法律、法规规定的需建设结构强震动观测台阵的建筑、对经济社会有重大价值或重要影响的建筑和各级地方人民政府确定的其他重要建筑。
核电站和其他核设施受地震破坏时可能引发严重次生灾害,应专门研究确定该类结构强震动观测台阵的有关要求。
ICS 91.120.25P 15 DB11 北京市地方标准DB 11/T 1585—2018建筑结构强震动观测技术规范Specifications of strong motion observation for building structures2018-12-17发布2019-04-01实施目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 设计要求 (2)4.1 基本要求 (2)4.2 观测点要求 (2)4.3 观测设备要求 (3)4.4 观测设备工作环境要求 (3)5 建设要求 (3)5.1 设备安装要求 (3)5.2 试运行要求 (4)5.3 设备验收要求 (4)6 观测要求 (5)6.1 观测方法及分类 (5)6.2 观测系统维护要求 (5)6.3 观测数据处理要求 (5)6.4 观测成果 (5)附录A(规范性附录)结构强震动观测台阵组成 (7)附录B(资料性附录)观测点布设示例 (8)附录C(规范性附录)加速度传感器主要技术指标 (10)附录D(规范性附录)采集器主要技术指标 (12)附录E(规范性附录)远程检查表 (14)附录F(规范性附录)现场检查表 (15)附录G(规范性附录)观测记录报告单 (16)前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。
本标准由北京市地震局提出并归口。
本标准由北京市地震局组织实施。
本标准起草单位:北京市地震灾害防御中心、中国地震局地球物理研究所、中国地震灾害防御中心中国地震局工程力学研究所、北京筑福建筑事务有限责任公司。
本标准主要起草人:王飞、阎婷、刘影、康现栋、马洁美、尤红兵、温瑞智、马强、谭庆全、王晓美、范晓勇、周宝锋、董有、杨涛、鞠树森。
建筑结构强震动观测技术规范1 范围本标准规定了建筑结构强震动观测台阵的适用范围、设计要求、建设要求、观测要求等技术要求。
本标准适用于北京市法律、法规规定的需建设结构强震动观测台阵的建筑、对经济社会有重大价值或重要影响的建筑和各级地方人民政府确定的其他重要建筑。
建筑物地震检测规范地震是一种突发自然灾害,其对建筑物的破坏具有巨大的威力。
为了保障建筑物的安全性,地震检测成为建筑工程中至关重要的步骤。
本文将从地震检测的背景和必要性、检测方法、监测要求等方面进行论述,进而探讨建筑物地震检测的规范。
一、背景和必要性地震是由地壳运动引起的地球内部能量释放的现象,其产生的地震波能够对建筑物造成巨大的破坏。
地震检测可以通过对地震波的监测和分析,为建筑物的设计和加固提供基础数据,从而确保建筑物在地震中的安全性。
因此,建筑物地震检测成为建筑工程中不可或缺的一环。
二、检测方法1. 传感器安装:地震波检测需要专门的传感器,其在建筑结构的关键位置安装,以获取准确的地震波数据。
传感器的安装要符合相应的规范和标准,确保其稳定和可靠性。
2. 数据采集:传感器采集到的地震波数据需要进行准确的采集和记录,可以通过数据记录仪或其他相应的设备进行。
采集的数据应具备一定的清晰度和准确性,以保证后续的分析处理和评估工作的可行性。
3. 数据分析:采集到的地震波数据需要通过专业的软件和算法进行分析,以获取有关地震波频谱、波速、幅度等相关参数。
数据分析的结果对于建筑物的设计和加固具有重要参考价值。
4. 结果评估:对于数据分析得出的结果,需要进行全面的评估和分析。
根据地震波的参数结果,对建筑物的安全性进行评估,并进行相应的指导和措施建议,以确保建筑物在地震中的安全性。
三、监测要求1. 监测时间:地震波的特征和强度会随着时间变化,因此地震检测需要持续进行。
建筑物地震检测应该在建筑物的设计、施工、运营等各个阶段进行,以确保建筑物在不同时间段的地震安全性。
2. 监测范围:建筑物地震检测应涵盖整个建筑物的结构系统,包括主体结构、地基基础等。
对于大型建筑物,需要进行局部结构或特殊结构的重点监测,以获取更准确的地震波数据。
3. 监测精度:地震检测需要准确获取地震波的参数数据,因此监测设备的精度要求较高。
监测的数据精度应达到相应的标准,以保证后续的数据分析和结果评估的准确性。
使用测绘技术测量建筑物变形与振动的方法与技巧引言建筑物的变形与振动是衡量其结构强度和稳定性的重要指标。
通过测绘技术对建筑物的变形与振动进行监测,可以及时发现潜在的风险和问题,为建筑物的维护与保养提供科学依据。
本文将介绍使用测绘技术测量建筑物变形与振动的方法与技巧。
一、测量设备的选择在进行建筑物的变形与振动测量之前,需要选择合适的测量设备。
目前常用的测量设备主要包括全站仪、振动传感器、GPS以及激光测距仪等。
全站仪可以准确测量建筑物各个节点的位置信息,振动传感器可以记录建筑物的振动频率和幅度,GPS可以提供高精度的位置信息,激光测距仪可以测量建筑物的各个部位的距离。
根据需要选择合适的测量设备,可以提高测量的准确度和效率。
二、测量点的设置在测量建筑物变形与振动时,需要合理设置测量点。
首先,在建筑物的主要节点和梁柱交接处设置测量点,这些部位容易发生变形和振动。
其次,可以根据建筑物的结构形式和材料特性,选择一些重要的部位进行监测,如悬挑结构的悬挑端部位、柱子的底部和顶部等。
同时,需要根据建筑物的实际情况确定测量点的数量和分布方式,以保证测量结果的全面性和可靠性。
三、测量参数的选择在进行建筑物变形与振动测量时,需要选择合适的测量参数。
变形通常通过位移、倾斜和角度来衡量,振动通常通过加速度和速度来衡量。
根据实际需求和测量对象的特点,选择合适的测量参数,以充分了解建筑物的变形与振动情况。
同时,需要注意确保测量参数的准确性和可靠性,避免误差的产生。
四、数据处理与分析在完成测量后,需要对所得到的数据进行处理与分析。
首先,对测量的原始数据进行清洗和去噪,排除干扰和异常数据。
然后,对清洗后的数据进行统计和分析,计算建筑物的变形和振动参数,如位移、倾斜角、振动频率和幅度等。
最后,可以利用图表、曲线等方式对数据进行可视化展示,以便更直观地了解建筑物的变形与振动情况。
五、测量结果的评价与建议根据测量数据的处理与分析结果,对建筑物的变形和振动情况进行评价与建议。
房屋结构震动测试方案解析【引言】在建筑工程领域,房屋结构震动测试是一项关键的技术,它旨在评估房屋结构对地震、风力等自然力的抵抗能力。
本文将通过对房屋结构震动测试方案的详细解析,探讨其在建筑工程中的重要性和应用。
【1. 测试目的】房屋结构震动测试方案的第一步是明确测试目的。
该测试旨在评估房屋结构在受到地震或风力作用时的响应能力,以验证其设计是否符合相关地震防护要求,并为改进设计提供可靠的依据。
【2. 测试方法】房屋结构震动测试采用多种方法进行,主要包括实地观测、模型试验和数值模拟。
实地观测是通过安装传感器设备,监测房屋在真实自然环境下的震动响应。
模型试验则是将房屋结构的减缩比缩小,通过模型在震动台上进行振动测试,以模拟真实的地震情况。
数值模拟借助计算机软件对房屋结构进行有限元分析,通过数学模型预测结构在地震情况下的反应。
【3. 测试内容】房屋结构震动测试方案的内容包括:房屋结构参数测量、地震动输入选择、模态分析、响应谱分析等。
首先,测量房屋结构的物理参数,如质量、刚度、阻尼等,以完整描述房屋结构的特性。
其次,选择适当的地震动输入,可以根据当地地震活动水平和设计规范进行合理的选择。
然后,进行模态分析,确定结构的振动模态、固有频率和振型。
最后,通过响应谱分析,评估房屋结构在不同频率下的响应特性,得出结构的可靠性指标。
【4. 测试装置】房屋结构震动测试需要使用一系列测试装置来完成。
其中包括传感器、震动台、振动台、数据采集系统等。
传感器用于感知房屋结构的振动响应,常见的传感器包括加速度计、应变计、位移传感器等。
震动台和振动台用于模拟地震或风力的输入,通过控制生成特定频率和幅度的振动。
数据采集系统则用于记录和分析传感器采集到的振动数据,以支持后续的数据处理与分析。
【5. 测试数据分析】房屋结构震动测试得到的振动数据需要进行详细的分析与解读。
首先,对原始数据进行预处理,包括滤波、去噪等操作,以提高数据质量。
然后,进行频域分析和时域分析,如傅里叶变换、自相关分析等,以获取结构的频率响应和振动特性。
建筑物地震监测系统的规范要求与数据分析1. 引言建筑物地震监测系统是一种用于实时监测和评估建筑物结构在地震中的性能和安全性的技术手段。
本文将重点讨论建筑物地震监测系统的规范要求和对监测数据的分析方法。
2. 规范要求2.1 设备选择建筑物地震监测系统应选用具备高灵敏度和广频响特性的传感器,并具有较高的稳定性和抗干扰能力。
传感器的数量和布置要能够全面、准确地监测建筑物不同区域的地震响应。
2.2 安装要求传感器的安装位置应尽可能代表性地反映建筑物结构的不同特点,同时应考虑到传感器与建筑结构的接触方式和稳定性。
传感器应安装在建筑物的重要结构部位,如墙体、柱子和梁上。
2.3 数据采集建筑物地震监测系统应能实时采集地震响应数据并确保数据的精确性和可靠性。
数据采集设备应满足高速、高分辨率的要求,并能够稳定运行,以确保连续的数据记录和传输。
2.4 校准和维护建筑物地震监测系统的传感器和数据采集设备应定期进行校准和维护,以保证其准确性和可靠性。
校准应按照相关标准进行,并记录校准结果和日期。
设备的维护应包括清洁、防护和故障排除等方面。
3. 数据分析3.1 基本指标计算建筑物地震监测系统得到的地震响应数据包括加速度、速度和位移等参数。
通过对原始数据的处理和分析,可以计算出一系列基本指标,如峰值加速度、持时、频率特征等,用于评估建筑物的地震响应情况。
3.2 时程分析通过对地震响应数据进行时程分析,可以获得结构的动力响应特性。
时程分析可以采用时域分析、频域分析和时频域分析等方法,用于评估建筑物的振动特性、刚度和阻尼特性等。
3.3 动力特性识别建筑物地震监测系统得到的地震响应数据还可以用于识别结构的动力特性,如固有频率、阻尼比、模态形式等。
通过对地震响应数据的模态分析,可以获得结构的振型形态和模态参与因子等信息。
3.4 评估与预警地震监测系统的数据分析结果可以用于评估建筑物的地震性能和结构安全性,并提供预警和报警功能。
结合结构的设计要求和地震动参数,可以对建筑物的抗震性能进行评估,并根据预警结果采取相应的保护措施。
建筑抗震检测规范标准最新建筑抗震检测是建筑工程中非常重要的一环,它能够确保建筑在发生地震等自然灾害时能够尽可能地保持完好并保障人员的安全。
随着科技的不断进步和建筑抗震技术的不断完善,建筑抗震检测规范标准也在不断更新与完善。
检测方法建筑抗震检测通常包括静态检测和动态检测两种方法。
静态检测主要是通过建筑结构的几何形状、材料性能及荷载条件等因素来分析建筑物的抗震性能。
而动态检测则通过激励建筑结构产生振动,通过观测结构的振动响应来评估建筑的抗震性能。
检测标准建筑抗震检测的标准制定是为了统一检测方法和评价标准,保证检测结果的准确性和可靠性。
目前,建筑抗震检测的标准主要包括国家标准、地方标准和行业标准等。
国家标准是对建筑抗震检测进行统一规范的文件,地方标准则是根据地方实际情况对国家标准进行局部调整,行业标准则是由专业团体或机构制定的与行业相关的标准。
最新规范标准最新的建筑抗震检测规范标准主要包括以下几个方面的内容:1.检测对象范围:明确了需要进行抗震检测的建筑范围,包括新建建筑、旧建筑的抗震加固和改造等。
2.检测方法和技术要求:详细介绍了静态检测和动态检测的具体方法与技术要求,以及检测过程中需要注意的事项。
3.检测评价指标:规定了建筑抗震性能评价的指标和标准,对建筑的抗震等级进行了分类和评定。
4.检测报告要求:要求检测单位在完成抗震检测后要及时提交符合规范要求的检测报告,并明确了报告中需要包含的内容。
5.质量控制:规定了建筑抗震检测过程中的质量控制要求,包括设备校准、检测人员资质要求等方面。
综上所述,建筑抗震检测规范标准的不断更新与完善,为提高建筑抗震能力和确保建筑质量起到了至关重要的作用。
建筑行业从业人员应当熟悉最新的规范标准,严格按照标准要求进行抗震检测,为建筑的安全稳固保驾护航。
建筑业是国家的重要产业,建筑抗震检测规范标准的不断提高也将极大地提升整个行业的质量和安全水平,为经济的持续发展提供坚实的保障。
《建筑结构强震动观测技术规范》解读1.标准基本情况北京市地方标准公告(2018标字第16号)公布63项北京市地方标准,其中第40项为《建筑结构强震动观测技术规范》(DB11/T-1585-2018)。
本标准是由北京市地震灾害防御中心主持编制,北京市地震局归口管理并组织实施。
本标准以《中华人民共和国防震减灾法》、《地震监测管理条例》和《北京市实施<中华人民共和国防震减灾法>规定》为法律、法规依据,以《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010、《数字强震动加速度仪》DB/T 10-2016、《强震动观测技术规程》DB/T 64-2016、《地震台站建设规范》DB/T 16-2006和《地震台站建设规范》DB/T 17-2006等标准作为技术依据,针对建筑结构观测特点制定出满足北京地区建筑结构强震动观测要求的技术指导条文。
2.标准主要特点本标准规定了建筑结构强震动观测台阵的技术要求,主要包括设计要求、建设要求、观测要求等。
为提高标准的操作性、适用性,结合建筑结构强震动观测台阵建设经验,对工程实践中遇到的具体问题提出了特定的技术要求。
将台阵分为通用台阵和专用台阵,分别提出该类台阵观测点的布设要求,对观测设备的技术指标进行了适应性的调整和优化。
给出了通用观测台阵和典型专用结构台阵的观测点布设示例图,提升了标准的可操作性。
为使安装规范化明确了观测设备安装、试运行、验收的具体技术要求。
为提高观测数据质量、方便数据使用提出了观测方法、观测系统维护、观测数据处理和观测成果组成等观测技术要求。
3.标准规定内容本标准规定了建设结构强震动观测台阵的建筑结构适用范围和建筑结构强震动观测台阵的技术要求。
本标准适用于北京市法律、法规规定的需建设结构强震动观测台阵的建筑、对经济社会有重大价值或重要影响的建筑和各级地方人民政府确定的其他重要建筑。
核电站和其他核设施受地震破坏时可能引发严重次生灾害,应专门研究确定该类结构强震动观测台阵的有关要求。
而超限结构因高度超限或者结构特殊,存在结构薄弱部位、抗震抗风中敏感部位,为确保结构安全,超限结构强震动观测有更高的要求,宜进行专门研究。
本标准的技术要求主要包括设计要求、建设要求、观测要求等内容。
结构强震动观测台阵主要由观测设备、传输线路和辅助设施组成,如图1所示。
观测设备主要包含加速度传感器和多通道记录器;传输线路主要包含加速度传感器与记录器间的通讯介质和记录器与管理中心之间的通讯介质;辅助设备主要有系统供电设备以及其他的辅助观测设施。
图1结构强震动观测台阵组成结构强震动观测台阵建设初期,应及时收集结构所在场址的位置信息、场地土资料和结构设计资料等基础资料,为结构强震动观测台阵的设计和台阵观测记录的数据分析奠定基础。
其中场地土资料主要包括一般描述、柱状图、波速测量数据等,用于分析场地条件对结构反应的影响;收集结构类型、建设年代、设计图纸、结构计算书,用于开展结构数值模拟分析。
根据观测目的、结构类型、场地特点,考虑台阵建设的经费预算、施工难易程度、结构使用功能等实际需求,进行建筑结构强震动观测台阵的方案设计,确定台阵的类型、规模,设备的选型和部署方式等。
结构强震动观测台阵根据观测目的分为通用台阵和专用台阵两类。
其中通用台阵是为记录结构整体反应设置的强震动观测台阵,布设方式如图2所示。
如果建筑结构的质量、刚度分布较为均匀,其地震反应相对简单,在底层或地面层、中间层和顶层至少各设置一处观测点,中间楼层每间隔5-10层至少布置1处观测点就能满足结构观测要求。
实际工程中会遇到竖向规则而平面不规则、平面规则而竖向不规则和平面不规则且竖向不规则的建筑形体。
这些结构由于存在转换层、加强层、错层和连体构造等结构或构件,结构体系的力学特性复杂,振动形态特殊,因此,要在结构刚度突变处布置至少1处观测点。
这样的观测点布置能有效获取结构的整体响应,在实际的观测点设计时,还需要考虑结构的对称特性,以便能根据结构特性设置合理的观测点数量。
结构的振动分为平动和扭转两类,观测点要同时实现对平动和扭转的观测。
因此,为了观测结构平动,一般将水平向加速度传感器沿靠近结构平面形心的竖直轴大致等间隔布设,而为了观测结构扭转,可将正交的水平向加速度传感器布设于结构的翼端。
图2结构强震动通用观测台阵观测点布设自由场地观测点的设置是为了记录该结构完整的地震动输入,因此传感器类型要求为三分向传感器。
自由场地观测点宜布置在工程场址所在的自由场地或基岩上,到主体结构的距离宜不小于被观测结构高度的2倍。
工程实践中,很难找到满足距离要求的观测位置,可将传感器布设于深度达到基岩或剪切波速不小于500m/s的强震动观测井中,依据是500m/s剪切波速值实际上相当于工程中的坚硬土层的经验剪切波值,目前已为工程界所公认和采用,地震安全性评价工作将基岩层顶面或剪切波速不小于500m/s的土层顶面作为地震输入界面。
相对工程场址所在的自由场地,满足条件的测井中场地条件好而且基本没有环境噪声影响,观测记录质量高,获取的地震动输入更可靠,因而观测井中布设传感器更有实际意义。
建议经费充裕的建设项目采用井中布设传感器作为自由场地观测点。
图3 土-结构相互作用专用观测台阵观测点布设图5 基础(层间)隔震专用观测台阵观测点布设图4 层间位移专用观测台阵观测点布设专用台阵是根据特定目的专门设计布设的强震动观测台阵,主要包括土-结构相互作用观测台阵、层间位移观测台阵和基础(层间)隔震观测台阵等。
专用台阵结构观测点除了满足通用台阵观测点要求外,还有一些特定要求。
在实际工作中,根据场地类型和结构特点的不同,需要开展有针对性的观测工作,按照观测目的要求,设置不同类型的专用台阵。
比如分析场地对结构响应的影响,开展土-结构相互作用研究,需要设置土-结构相互作用观测台阵,如图3所示;分析特定结构的层间位移角在地震中的变化,需要设置结构层间位移观测台阵,如图4所示;结构采用了基础隔震或层间隔震体系,需要设置基础隔震或层间隔震观测台阵,如图5所示。
宜根据观测目不同,选择不同的专用观测台阵类型,开展观测工作。
在布设结构强震动观测台阵时,应根据被观测建筑的不同特点确定传感器和采集器的部署方式。
如果观测点上有足够的空间和便利的施工条件,可采图6的部署方式,即集中式部署,在测点上同时设置传感器和采集器,不同观测点通过传输线路连接。
否则可采用图7的部署方式,即分散式部署,在观测点处仅设置传感器,所有传感器均通过传输线路连接到采集器。
根据观测点条件,也可以使用二者组合的部署方式,实现传感器和采集器的合理部署。
图6 传感器和采集器的集中式部署已有研究表明,结构模态参数(如频率)不仅与系统自身的刚度、质量等参数有关,还会受到温度、载荷及风力等环境因素的影响。
因此除开展加速度观测外,建议根据条件配置风力、温度、湿度、位移、沉降和形变等辅助观测手段。
配置风力、温度、湿度等观测设备可及时了解环境因素变化,将位移传感器布置在结构顶层四角位置可记录结构顶层位移变化,将倾角传感器布置在结构翼缘处可记录结构整体倾斜变形,将静力水准仪布置在结构基底拐角处可记录结构沉降变化。
综合考虑加速度传感器和辅助观测设备的观测结果,可避免单一观测手段的局限性,丰富观测数据来源,进而提高观测数据的可靠性。
图7 传感器和采集器的分散式部署本标准对加速度传感器的主要技术指标做了规定,符合现行的DB/T 10-2016第5章加速度传感器的要求。
根据结构台阵的布设特点,针对其观测的特殊性,本标准对DB/T 10-2016中传感器的输出类型、测量范围、灵敏度等技术指标内容作了变更,新增了外型尺寸及重量要求项。
相对自由场观测强震动台站,常见结构强震动观测台阵的传感器与数据采集器之间传输距离较长,为减少长距离传输线路中干扰信号的影响,应采用输出类型为输出“正”与输出“负”双端差分输出浮地方式,并带有信号地线的传感器。
建筑结构对输入的地震信号有明显的放大效应,因而传感器测量范围一般应不小于±2g n,以免造成观测记录限幅。
DB/T10-2016对力平衡式传感器灵敏度指标进行分档界定,结构地震反应观测台阵更倾向于使用MEMS传感器,而MEMS传感器灵敏度没有明确的分档,因此本标准仅对灵敏度最小值进行规定。
针对结构强震动观测台阵特点,调整了DB/T 10-2016中通道数、满量程输入两项指标内容,增加了输入阻抗项内容,提出了计时单元的技术要求,新增了数据采集器的通讯功能中网络传输及实时数据流传输的要求。
因台阵中观测点一般不少于3处,同时考虑观测设备部署方式不同,故对通道数规定为不低于3通道。
满量程输入项内容测量范围及灵敏度相关。
增加输入阻抗项内容,以保证信号传输效率。
目前强震动观测设备不断更新,观测应用领域不断扩展,因此规定数据采集器应采用连续记录的工作方式,以便为结构健康监测与诊断等工作提供更好的服务。
由于系统采用连续记录方式,触发单元由记录单元代替,数据采集器应具备事件触发记录功能。
关于传输线路,加速度传感器与采集器之间的通讯介质应采用高性能屏蔽电缆连接,目前常用电缆类型为双绞屏蔽电缆。
台阵的供电方式可采用市电、太阳能、大容量可充电电池等,采取任何一种供电方式均需保证监测设备的连续正常运行。
要求配置备用电源,备用电源容量应能供监测系统连续运行至少3天。
加速度传感器与采集器间的传输介质应避开强电磁干扰。
常见的强电磁干扰源主要有①移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统等无线电发射设备。
②感应加热设备、高频电焊机、X光机、高频理疗设备等工业、科学、医疗(ISM)设备。
③伺服电机、电钻、继电器、电梯等电力设备。
在安装加速度传感器时,宜统一规定传感器X、Y、Z轴方向,以便统一仪器观测方向和极性,方便监测数据的后续处理、使用。
安装前应详细了解建筑结构及其各种设施布设情况,避免损伤建筑结构及其防护设施。
传感器应与结构的承重构件或场地保持刚性连接,以保证记录数据的准确性。
在满足观测要求的前提下,应严格按照说明书进行采集器安装。
采集器应加装保护措施。
卫星授时天线应安装在室外开阔位置,保证同时接收到3颗以上卫星信号。
试运行要求设备正常运行有效时间与试运行总时间的比值不小于95%,并且系统远程连接通信正常运行有效时间与试运行总时间的比值不小于90%。
在完成观测台阵的试运行后应编写试运行报告。
报告内容包括试运行基本情况、基本运行环境、系统设备状况、系统技术指标、试运行工作情况和原始观测数据与事件记录常规处理结果。
在完成台阵建设报告编写、试运行工作和试运行报告编写后,可进行观测台阵验收。
观测台阵应满足相关规范和项目设计书或招标文件的要求,查阅使用说明书等技术资料、检查观测台阵建设报告和试运行报告。