專利名稱：火災(zāi)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)倒塌振動(dòng)監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種火災(zāi)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)倒塌振動(dòng)監(jiān) 控裝置。
(二)
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，工程技術(shù)人員可進(jìn)行由風(fēng)、地震等激勵(lì)引起的振動(dòng)特性測(cè)試以及數(shù)據(jù) 的采集和處理。振動(dòng)測(cè)試，主要在于通過(guò)傳感器、放大器以及顯示或記錄儀表，測(cè)量工程結(jié) 構(gòu)在激勵(lì)下其重要部位的位移、速度、加速度等運(yùn)動(dòng)量，從而了解結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。通過(guò)運(yùn) 動(dòng)量的測(cè)量，可了解結(jié)構(gòu)的動(dòng)特性，如固有頻率、固有振型、阻尼及動(dòng)剛度等特性參數(shù)，為 工程結(jié)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)計(jì)提供依據(jù)。但迄今，尚無(wú)對(duì)高溫下物體的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試，并用其監(jiān) 測(cè)建筑結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的先例。
(三) 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以較好的監(jiān)測(cè)火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，能夠了解 建筑結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)是否安全，即時(shí)為消防人員提供有用信息，可及時(shí)疏散被困人員和搶救 重要物資的火災(zāi)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)倒塌振動(dòng)監(jiān)控裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它包括振動(dòng)傳感器、連接振動(dòng)傳感器的信號(hào)放大過(guò)濾 系統(tǒng)、連接信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)的信號(hào)采集處理系統(tǒng)和連接信號(hào)采集處理系統(tǒng)的監(jiān)控單元，信 號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)包括相互連接的信號(hào)放大器和信號(hào)過(guò)濾器，信號(hào)放大器連接振動(dòng)傳感器，信 號(hào)過(guò)濾器連接信號(hào)采集處理系統(tǒng)，振動(dòng)傳感器設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。
本實(shí)用新型還包括這樣一些技術(shù)特征
1、所述的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)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(shí)用新型使用時(shí)首先正確布設(shè)振動(dòng)傳感器，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，振動(dòng)傳感器會(huì)采集原始數(shù) 據(jù)，隨后經(jīng)過(guò)信號(hào)放大器、信號(hào)過(guò)濾器的放大和過(guò)濾，進(jìn)入信號(hào)采集處理系統(tǒng)，得到振動(dòng)特 性參數(shù)，最后將實(shí)時(shí)測(cè)得的振動(dòng)特性參數(shù)與監(jiān)測(cè)單元建立連接，由監(jiān)控單元內(nèi)監(jiān)測(cè)軟件內(nèi)部 的判定準(zhǔn)則，判定建筑結(jié)構(gòu)是否安全，并在危險(xiǎn)時(shí)發(fā)出預(yù)警。
本實(shí)用新型建立了一套建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下倒塌的監(jiān)控系統(tǒng)。即依據(jù)建立的振動(dòng)特性參數(shù) 與建筑結(jié)構(gòu)倒塌之間的定量對(duì)應(yīng)關(guān)系，并利用振動(dòng)測(cè)試技術(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)中某些特征點(diǎn)進(jìn)行火災(zāi) 引起的振動(dòng)特性測(cè)試，結(jié)合相關(guān)的監(jiān)測(cè)軟件，預(yù)測(cè)整體建筑結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的工作狀態(tài)，判斷 是否安全。
(1)選取進(jìn)行振動(dòng)特性測(cè)試的控制點(diǎn)。不同的建筑構(gòu)件，其控制點(diǎn)的位置有所不同。(2) 測(cè)試時(shí)，將常溫下使用的振動(dòng)傳感器進(jìn)行一定的技術(shù)處理和保護(hù)，使其能在高溫下 正常工作。
(3) 當(dāng)實(shí)時(shí)測(cè)得的建筑結(jié)構(gòu)火災(zāi)下的振動(dòng)特性參數(shù)超過(guò)各自對(duì)應(yīng)的限值時(shí)，建筑結(jié)構(gòu)倒 塌。
建筑結(jié)構(gòu)的梁、柱、板等構(gòu)件火災(zāi)下的行為各異，但由于火激勵(lì)引起的構(gòu)件的振動(dòng)特性 具有很好的規(guī)律性。故此，通過(guò)監(jiān)測(cè)建筑構(gòu)件火災(zāi)下振動(dòng)特性參數(shù)，可以判斷建筑結(jié)構(gòu)的工 作狀態(tài)，判定其是否安全，從而可以指導(dǎo)消防滅火工作。
本實(shí)用新型在大量的試驗(yàn)基礎(chǔ)上，綜合確定了建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性參數(shù)與結(jié)構(gòu)倒塌之間 的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為確定此關(guān)系，需將建筑結(jié)構(gòu)中由于其他激勵(lì)引起的振動(dòng)特性過(guò)濾，才能得到 真實(shí)的火災(zāi)激勵(lì)引起的振動(dòng)現(xiàn)象。為科學(xué)地反應(yīng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性參數(shù)與建筑結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的關(guān) 系，引入了振動(dòng)特性參數(shù)比，即火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性數(shù)值與各自對(duì)應(yīng)的常溫下結(jié)構(gòu)振動(dòng)特 性數(shù)值的比值?；馂?zāi)下，建筑結(jié)構(gòu)何時(shí)倒塌是消防人員比較關(guān)心的問(wèn)題之一，據(jù)此可以指導(dǎo) 消防滅火工作。
本實(shí)用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)，適用于預(yù)測(cè)和監(jiān)控火災(zāi)引起的建筑 結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性及倒塌，指導(dǎo)消防工作。具體地說(shuō)，是集傳感器、電子學(xué)、信號(hào)分析、結(jié)構(gòu) 振動(dòng)理論以及編程于一體的應(yīng)用技術(shù)。
本實(shí)用新型的效果本實(shí)用新型可以較好的監(jiān)測(cè)火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，能夠了解 建筑結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)是否安全，即時(shí)為消防人員提供有用信息，可及時(shí)疏散被困人員和搶救 重要物資。


圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖2為某樓板測(cè)點(diǎn)布置及測(cè)點(diǎn)編號(hào)圖3-圖4為2點(diǎn)的加速度圖，圖3為測(cè)點(diǎn)2加速度變化曲線(130min 150min)，圖4為測(cè)點(diǎn)2
加速度變化曲線(150min 220min);
圖5為監(jiān)測(cè)軟件的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明
結(jié)合圖1，本實(shí)施例包括振動(dòng)傳感器、連接振動(dòng)傳感器的信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)、連接信號(hào) 放大過(guò)濾系統(tǒng)的信號(hào)采集處理系統(tǒng)和連接信號(hào)采集處理系統(tǒng)的監(jiān)控單元，信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng) 包括相互連接的信號(hào)放大器和信號(hào)過(guò)濾器，信號(hào)放大器連接振動(dòng)傳感器，信號(hào)過(guò)濾器連接信 號(hào)采集處理系統(tǒng)，振動(dòng)傳感器設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。結(jié)合圖5，本實(shí)施例的工作流程為振動(dòng)傳感器1設(shè)置在樓板2上，振動(dòng)傳感器l測(cè)得振動(dòng)特性的原始數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大器、 信號(hào)過(guò)濾器以及信號(hào)采集處理系統(tǒng)，得到建筑結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)的振動(dòng)特性參數(shù)，最后將振動(dòng)特性參 數(shù)輸入監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行安全判定。
1、 本實(shí)施例按以下步驟實(shí)施
(1) 測(cè)點(diǎn)布置。建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件中位移、變形較大的點(diǎn)，作為振動(dòng)測(cè)試的特征點(diǎn)，如圖 2中位置3、 4所示。
(2) 振動(dòng)特性測(cè)試。選用適用的測(cè)量?jī)x器，對(duì)各特征點(diǎn)的振動(dòng)特性進(jìn)行測(cè)試，并將數(shù) 據(jù)進(jìn)行采集及處理。
(3) 按照輸入監(jiān)測(cè)軟件的反映建筑結(jié)構(gòu)倒塌的振動(dòng)特性參數(shù)限值，對(duì)實(shí)時(shí)輸入的振動(dòng) 特性參數(shù)(參見(jiàn)圖3、圖4)進(jìn)行處理，判定建筑結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)。
2、 具體操作如下
(1) 確定火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)在不同工作狀態(tài)，尤其是臨近倒塌時(shí)與振動(dòng)特性參數(shù)的對(duì)應(yīng) 關(guān)系。根據(jù)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定此對(duì)應(yīng)關(guān)系。
(2) 根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定振動(dòng)測(cè)試的特征點(diǎn)，并進(jìn)行振動(dòng)傳感器的布設(shè)。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(dòng)特性需重點(diǎn)測(cè)試。為適應(yīng)高溫 環(huán)境，需將傳感器進(jìn)行一定的技術(shù)處理。在傳感器的底部，需設(shè)置大小合適的隔熱材料，以 保護(hù)傳感器能在高溫下正常工作。隔熱材料與建筑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) 建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性的測(cè)試。利用經(jīng)過(guò)技術(shù)處理的振動(dòng)傳感器及其配用的信號(hào)放大 器以及智能信號(hào)采集處理分析儀。儀器均選用市場(chǎng)上通用的即可。測(cè)試的參數(shù)主要為振幅比、 頻率比、阻尼比和加速度。
(4) 振動(dòng)特性參數(shù)與建筑結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)對(duì)應(yīng)的關(guān)系，輸入自行編制的控制軟件，作為 預(yù)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)的判斷準(zhǔn)則。
(5) 利用計(jì)算機(jī)，將火災(zāi)過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)得的振動(dòng)特性參數(shù)進(jìn)行連續(xù)不斷的判定，得出 建筑結(jié)構(gòu)是否臨近倒塌，并發(fā)出預(yù)警。
權(quán)利要求1、一種火災(zāi)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)倒塌振動(dòng)監(jiān)控裝置，其特征在于它包括振動(dòng)傳感器、連接振動(dòng)傳感器的信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)、連接信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)的信號(hào)采集處理系統(tǒng)和連接信號(hào)采集處理系統(tǒng)的監(jiān)控單元，信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)包括相互連接的信號(hào)放大器和信號(hào)過(guò)濾器，信號(hào)放大器連接振動(dòng)傳感器，信號(hào)過(guò)濾器連接信號(hào)采集處理系統(tǒng)，振動(dòng)傳感器設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的火災(zāi)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)倒塌振動(dòng)監(jiān)控裝置，其特征在于所述的建筑結(jié)構(gòu) 構(gòu)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(shí)用新型提供了一種火災(zāi)時(shí)建筑結(jié)構(gòu)倒塌振動(dòng)監(jiān)控裝置。它包括振動(dòng)傳感器、連接振動(dòng)傳感器的信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)、連接信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)的信號(hào)采集處理系統(tǒng)和連接信號(hào)采集處理系統(tǒng)的監(jiān)控單元，信號(hào)放大過(guò)濾系統(tǒng)包括相互連接的信號(hào)放大器和信號(hào)過(guò)濾器，信號(hào)放大器連接振動(dòng)傳感器，信號(hào)過(guò)濾器連接信號(hào)采集處理系統(tǒng)，振動(dòng)傳感器設(shè)置在建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。本實(shí)用新型可以較好的監(jiān)測(cè)火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，能夠了解建筑結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)是否安全，即時(shí)為消防人員提供有用信息，可及時(shí)疏散被困人員和搶救重要物資。
文檔編號(hào)G01M7/02GK201277903SQ20082009023
公開(kāi)日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者張大山, 房圓圓, 董毓利 申請(qǐng)人:董毓利;張大山;房圓圓