一種氣膜建築監測系統的製作方法

2023-09-16 23:26:45

本發明涉及氣膜建築，具體涉及一種氣膜建築監測系統。

背景技術：

氣膜建築是用特殊的建築膜材做外殼，並在膜面鋪設鋼索，利用空氣的正壓（通常內外壓差約250pa）支撐建築主體。由於其具有造型新穎、且造價低、施工周期短、能耗低、跨度大等優點，已經被廣泛應用於工業和民用建築市場。但氣膜建築由於是靠室內氣體支撐起來的，氣膜建築在運營過程中往往受到外界如風、雪荷載的影響，建築變形大、變形頻率高、在天氣異常時，需要及時調整內外壓差。另外，氣膜建築的表面風壓、建築動力特性、支座內力、鋼索拉力在建造和運營中都需要有效的監測以掌握建築的受力狀態。最後，實時掌控和調整膜內環境相關參數，給生活和工作在建築內的人們一個良好的環境，對氣膜建築在工業和民用建築行業的廣泛應用是非常必要的。公開資料顯示，近些年，廣東、內蒙等地均出現氣膜建築，由於缺乏有效的監測手段，沒有及時掌握氣膜受力參數，而造成了氣膜建築在在天氣異常時，出現倒塌的情況。綜上，目前，仍缺乏一種有效的監測方法，對國內外氣膜建築在施工、運營狀態的受力特性和膜內環境進行監測。

隨著監測技術的日趨成熟，加上相關技術在大跨度結構中監測已經成功實施，如2010年，李惠等，發明了用於大跨度空間結構健康監測與安全預警的方法、2013年，王楚鴻發明了一種適用於大跨越綜合監測的在線監測裝置等等，均為相關監測技術在氣膜建築的應用提供了思路。

技術實現要素：

基於對氣膜建築特性和監測技術的研究，本發明提出一種適用於氣膜建築的監測系統，克服了氣膜建築大變形、監測點多、有效監測技術的缺乏等難點，填補了國內外氣膜建築監測技術的空白。

本發明採用以下技術方案：

一種氣膜建築監測系統，包括獲取氣膜建築周圍風速和氣膜建築表面風速的風荷載效應監測系統1、獲取氣膜建築振動數據的振動監測系統2、獲取氣膜建築支座受力的支座反力監測系統3、獲取氣膜建築錨索應力的錨索拉力檢測系統3、氣膜內環境檢測系統5、數據處理伺服器7，所述風荷載監測系統1、振動監測系統2、支座反力監測系統3、錨索拉力檢測系統3、氣膜內環境檢測系統5均與數據處理伺服器7連接。

所述風荷載效應監測系統1包括風荷載監測系統和膜表面風荷載監測系統，所述風荷載監測系統包括設置在氣膜建築周圍的不少於一個的風速儀，所述膜表面風荷載監測系統包括設置在膜表面的不少於一個的風壓傳感器。

所述振動監測系統2設置在氣膜建築表面的不少於一個的速度傳感器或者加速度傳感器。

所述支座反力監測系統3包括預埋在氣膜建築各錨固支座下部的壓力傳感器。

所述錨索拉力檢測系統3包括不少於一個的獲取氣膜建築錨索的應力的磁通量傳感器。

所述氣膜內環境檢測系統5包括用於檢測氣膜建築內部環境和工作參數的傳感器。

本發明的有益效果：本發明可對當前氣膜建築正常使用性能及受力特性進行監測，即本發明可利用各分部監測系統特性，實現氣膜建築性能全方面的性能監測，有利於對建築性能的掌握和控制，本發明能夠滿足當前國內外對氣膜建築監測的需求，解決氣膜建築目前缺乏有效監測手段問題。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

如圖1所示，本發明提供一種氣膜建築監測系統，包括獲取氣膜建築周圍風速和氣膜建築表面風速的風荷載效應監測系統1、獲取氣膜建築振動數據的振動監測系統2、獲取氣膜建築支座受力的支座反力監測系統3、獲取氣膜建築錨索應力的錨索拉力檢測系統3、氣膜內環境檢測系統5、數據處理伺服器7，所述風荷載監測系統1、振動監測系統2、支座反力監測系統3、錨索拉力檢測系統3、氣膜內環境檢測系統5均與數據處理伺服器7連接，通過數據處理伺服器7對數據進行處理，對氣膜建築進行監測。

其中風荷載效應監測系統1包括風荷載監測系統和膜表面風荷載監測系統，風荷載監測系統用於監測氣膜建築周圍的風速，因此，至少需要包括設置在氣膜建築周圍不同地方的多個風速儀，風速儀將風速信息傳輸給數據處理伺服器，而膜表面風荷載監測系統則需要檢測氣膜建築表面的風壓信息，包括設置在膜表面合適地方的多個風壓傳感器，風壓傳感器將風壓信息傳遞給數據處理伺服器。

振動監測系統2用來獲取膜表面的振動，包括設置在氣膜建築表面的多個速度傳感器或者加速度傳感器，傳感器同樣與數據處理伺服器連接，將獲取的數據傳輸給數據處理伺服器。

支座反力監測系統3包括預埋在氣膜建築各錨固支座下部的壓力傳感器，用來檢測氣膜建築的支座受力。

錨索拉力檢測系統3包括不少於一個的獲取氣膜建築錨索的應力、即拉力的磁通量傳感器。

氣膜內環境檢測系統5包括用於檢測氣膜建築內部環境和工作參數的傳感器。例如可以包括對氣膜內溫度、溼度、空調進/出風量、co/co2濃度、粉塵濃度、光線照度等實時監控的溫度傳感器、溼度傳感器、風量傳感器、一氧化碳濃度傳感器或者二氧化碳濃度傳感器、粉塵濃度傳感器、光照傳感器等，各傳感器將數據傳輸給處理伺服器，數據處理伺服器根據正常數據對採集的數據的合理性進行分析，然後針對異常數據，通過調節不同的外部設備對建築內部參數進行調整。

氣膜建築靠空氣來支撐，上述的各監測器件，例如傳感器等，均採用非接觸式（雷射類傳感器）或微小式加速度傳感器。

本發明的具體實施方式和操作過程如下所述：

1.將氣膜建築布置方位確定後，根據對氣膜建築試驗研究和有限元仿真分析，並結合各建設地點的具體情況，確定氣膜建築膜面和膜內關鍵部位布設各分、子系統傳感器布置方案。

2.在氣膜建築建造過程中，安裝支座的壓力傳感器，並預留連接線接頭，對氣膜建築各錨固支座進行受力監測，即可監測建造過程中氣膜建築支座受力，也可監測後續運營過程中支座受力狀態。

3.氣膜建築建成後，按布置方案布設安裝磁通量傳感器對氣膜建築所採用的錨索進行拉力監測，以監測運營過程中錨索拉力的變化。

4.氣膜建築建成後，按布置方案在氣膜建築表面合理布置速度或加速度傳感器監測氣膜建築表面振動速度或加速度，後期通過對數據分析可以掌握氣膜建築的動力特性。

5.氣膜建築建成後，按布置方案在氣膜建築四周布置風速儀、在膜表面布置風壓傳感器對氣膜建築的風荷載進行實施監測，通過後期數據分析，根據現有的計算方法得到風速、風向、風向角、氣膜膜表面風壓分布係數等參數，進而得出氣膜結構在風載下的力學特性。

在本發明的一種氣膜建築監測方法中，各分子系統包括風荷載效應監測系統、振動監測系統、支座反力監測系統、錨索應力監測系統和膜內環境監測系統的設備尺寸、材料的選擇、工藝設計可針對具體實際工程應用確定，對此沒有具體限定。

以上詳細描述了本發明的較佳的具體實施方式。本領域的分部技術如氣膜建築、風荷載監測技術、振動監測技術、環境監測技術的發展，可以根據本發明的構思做出許多修改和補充。因此，凡本技術領域中技術人員依據本發明的構思在現有的技術改進的技術上，通過邏輯分析、推理或者有限的室內外試驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍之內。