火災時建築結構倒塌振動監控裝置的製作方法

2023-06-21 06:23:01 1

專利名稱：火災時建築結構倒塌振動監控裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及建築結構防災減災技術領域，具體涉及一種火災時建築結構倒塌振動監 控裝置。
(二)
背景技術：
隨著科技的發展，工程技術人員可進行由風、地震等激勵引起的振動特性測試以及數據 的採集和處理。振動測試，主要在於通過傳感器、放大器以及顯示或記錄儀表，測量工程結 構在激勵下其重要部位的位移、速度、加速度等運動量，從而了解結構的工作狀態。通過運 動量的測量，可了解結構的動特性，如固有頻率、固有振型、阻尼及動剛度等特性參數，為 工程結構的動力設計提供依據。但迄今，尚無對高溫下物體的振動特性進行測試，並用其監 測建築結構工作狀態的先例。
(三) 發明內容
本實用新型的目的在於提供一種可以較好的監測火災下建築結構的工作狀態，能夠了解 建築結構的工作狀態是否安全，即時為消防人員提供有用信息，可及時疏散被困人員和搶救 重要物資的火災時建築結構倒塌振動監控裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的它包括振動傳感器、連接振動傳感器的信號放大過濾 系統、連接信號放大過濾系統的信號採集處理系統和連接信號採集處理系統的監控單元，信 號放大過濾系統包括相互連接的信號放大器和信號過濾器，信號放大器連接振動傳感器，信 號過濾器連接信號採集處理系統，振動傳感器設置在建築結構構件上。
本實用新型還包括這樣一些技術特徵
1、所述的建築結構構件包括柱子中部和頂部，梁的跨中，及其板的1/4、 1/2跨。 本實用新型使用時首先正確布設振動傳感器，當火災發生時，振動傳感器會採集原始數 據，隨後經過信號放大器、信號過濾器的放大和過濾，進入信號採集處理系統，得到振動特 性參數，最後將實時測得的振動特性參數與監測單元建立連接，由監控單元內監測軟體內部 的判定準則，判定建築結構是否安全，並在危險時發出預警。
本實用新型建立了一套建築結構在火災下倒塌的監控系統。即依據建立的振動特性參數 與建築結構倒塌之間的定量對應關係，並利用振動測試技術，對結構中某些特徵點進行火災 引起的振動特性測試，結合相關的監測軟體，預測整體建築結構在火災下的工作狀態，判斷 是否安全。
(1)選取進行振動特性測試的控制點。不同的建築構件，其控制點的位置有所不同。(2) 測試時，將常溫下使用的振動傳感器進行一定的技術處理和保護，使其能在高溫下 正常工作。
(3) 當實時測得的建築結構火災下的振動特性參數超過各自對應的限值時，建築結構倒 塌。
建築結構的梁、柱、板等構件火災下的行為各異，但由於火激勵引起的構件的振動特性 具有很好的規律性。故此，通過監測建築構件火災下振動特性參數，可以判斷建築結構的工 作狀態，判定其是否安全，從而可以指導消防滅火工作。
本實用新型在大量的試驗基礎上，綜合確定了建築結構的振動特性參數與結構倒塌之間 的對應關係。為確定此關係，需將建築結構中由於其他激勵引起的振動特性過濾，才能得到 真實的火災激勵引起的振動現象。為科學地反應結構振動特性參數與建築結構工作狀態的關 系，引入了振動特性參數比，即火災下結構的振動特性數值與各自對應的常溫下結構振動特 性數值的比值。火災下，建築結構何時倒塌是消防人員比較關心的問題之一，據此可以指導 消防滅火工作。
本實用新型屬於建築結構防災減災領域的應用技術，適用於預測和監控火災引起的建築 結構的振動特性及倒塌，指導消防工作。具體地說，是集傳感器、電子學、信號分析、結構 振動理論以及編程於一體的應用技術。
本實用新型的效果本實用新型可以較好的監測火災下建築結構的工作狀態，能夠了解 建築結構的工作狀態是否安全，即時為消防人員提供有用信息，可及時疏散被困人員和搶救 重要物資。


圖1為本實用新型結構示意圖2為某樓板測點布置及測點編號圖3-圖4為2點的加速度圖，圖3為測點2加速度變化曲線(130min 150min)，圖4為測點2
加速度變化曲線(150min 220min);
圖5為監測軟體的流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明
結合圖1，本實施例包括振動傳感器、連接振動傳感器的信號放大過濾系統、連接信號 放大過濾系統的信號採集處理系統和連接信號採集處理系統的監控單元，信號放大過濾系統 包括相互連接的信號放大器和信號過濾器，信號放大器連接振動傳感器，信號過濾器連接信 號採集處理系統，振動傳感器設置在建築結構構件上。結合圖5，本實施例的工作流程為振動傳感器1設置在樓板2上，振動傳感器l測得振動特性的原始數據，經過信號放大器、 信號過濾器以及信號採集處理系統，得到建築結構實時的振動特性參數，最後將振動特性參 數輸入監測軟體進行安全判定。
1、 本實施例按以下步驟實施
(1) 測點布置。建築結構構件中位移、變形較大的點，作為振動測試的特徵點，如圖 2中位置3、 4所示。
(2) 振動特性測試。選用適用的測量儀器，對各特徵點的振動特性進行測試，並將數 據進行採集及處理。
(3) 按照輸入監測軟體的反映建築結構倒塌的振動特性參數限值，對實時輸入的振動 特性參數(參見圖3、圖4)進行處理，判定建築結構的工作狀態。
2、 具體操作如下
(1) 確定火災下建築結構在不同工作狀態，尤其是臨近倒塌時與振動特性參數的對應 關係。根據大量的試驗數據，確定此對應關係。
(2) 根據建築結構特點，確定振動測試的特徵點，並進行振動傳感器的布設。柱子中 部和頂部，梁的跨中，及其板的1/4、 1/2跨，這些部位的振動特性需重點測試。為適應高溫 環境，需將傳感器進行一定的技術處理。在傳感器的底部，需設置大小合適的隔熱材料，以 保護傳感器能在高溫下正常工作。隔熱材料與建築物及其隔熱材料與傳感器之間均需固定良 好，保證傳感器正常工作的跟隨條件。
(3) 建築結構振動特性的測試。利用經過技術處理的振動傳感器及其配用的信號放大 器以及智能信號採集處理分析儀。儀器均選用市場上通用的即可。測試的參數主要為振幅比、 頻率比、阻尼比和加速度。
(4) 振動特性參數與建築結構工作狀態對應的關係，輸入自行編制的控制軟體，作為 預測建築結構工作狀態的判斷準則。
(5) 利用計算機，將火災過程中實時測得的振動特性參數進行連續不斷的判定，得出 建築結構是否臨近倒塌，並發出預警。
權利要求1、一種火災時建築結構倒塌振動監控裝置，其特徵在於它包括振動傳感器、連接振動傳感器的信號放大過濾系統、連接信號放大過濾系統的信號採集處理系統和連接信號採集處理系統的監控單元，信號放大過濾系統包括相互連接的信號放大器和信號過濾器，信號放大器連接振動傳感器，信號過濾器連接信號採集處理系統，振動傳感器設置在建築結構構件上。
2、 根據權利要求1所述的火災時建築結構倒塌振動監控裝置，其特徵在於所述的建築結構 構件包括柱子中部和頂部，梁的跨中，及其板的1/4、 1/2跨。
專利摘要本實用新型提供了一種火災時建築結構倒塌振動監控裝置。它包括振動傳感器、連接振動傳感器的信號放大過濾系統、連接信號放大過濾系統的信號採集處理系統和連接信號採集處理系統的監控單元，信號放大過濾系統包括相互連接的信號放大器和信號過濾器，信號放大器連接振動傳感器，信號過濾器連接信號採集處理系統，振動傳感器設置在建築結構構件上。本實用新型可以較好的監測火災下建築結構的工作狀態，能夠了解建築結構的工作狀態是否安全，即時為消防人員提供有用信息，可及時疏散被困人員和搶救重要物資。
文檔編號G01M7/02GK201277903SQ20082009023
公開日2009年7月22日 申請日期2008年6月18日 優先權日2008年6月18日
發明者張大山, 房圓圓, 董毓利 申請人:董毓利;張大山;房圓圓