一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法技术

本发明专利技术公开了一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法，包括在抗震支吊架的抗震斜撑上安装传感器；对抗震斜撑施加振动激励，同时传感器进行数据采集；分析传感器采集的数据并计算两端螺栓在多种扭矩情况下的抗震支吊架的特征频率，拟合抗震支吊架的特征频率和两端螺栓扭矩的关系曲面图；对螺栓未知扭矩情况下的抗震支吊架施加振动激励，分析传感器采集的数据并计算出抗震支吊架的特征频率，根据预拟合的关系曲面图分析此时两端螺栓扭矩，判断螺栓松动状态；本发明专利技术可通过监测的抗震支吊架的振动响应从而判断抗震支吊架螺栓松动状态，实现抗震支吊架性能状态监测，可有效减少、预防以及尽量避免次生灾害的发生。

A State Monitoring Method for Performance of Seismic Supports and Suspensions in Buildings

【技术实现步骤摘要】
一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法
本专利技术属于结构健康监测
，特别涉及一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法。
技术介绍
建筑支架故障预警和状态监测根据构件运行规律或观测得到的可能性前兆，在支吊架真正发生故障之前，及时预报支吊架的异常状况，采取相应的措施，从而最大程度的降低地震过程中支吊架故障所造成的损失。另外，目前国内外很少有人在关注抗震支吊架的性能预警问题。然而随着时代发展、社会进步，人们已不再仅仅满足于居住的舒适度，而是追求居住的安全可靠性。随着构件装置和工程控制系统的规模和复杂性日益增大，为保证结构在地震作用下整体的安全可靠性，进而达到减少和尽量避免次生灾害的目的，通过可靠的状态监控技术及时有效的监测和诊断建筑抗震支吊架在使用过程中的是否出现松动就显得尤为迫切和重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法，本建筑抗震支吊架性能状态监测方法可以通过定期监测抗震支吊架的振动响应从而判断抗震支吊架的螺栓是否出现松动现象，可以有效减少、预防以及尽量避免次生灾害的目的。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法，包括以下步骤：(1)在抗震支吊架的抗震斜撑上安装传感器，所述抗震支吊架的抗震斜撑的一端通过螺栓与楼面板连接，另一端通过螺栓与抗震支吊架内的其他构件连接，所述传感器用于监测两端的所述螺栓在多种扭矩情况下的抗震支吊架的振动响应；(2)对抗震支吊架的抗震斜撑施加振动的外界激励，同时传感器进行数据采集；(3)对传感器采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架的特征频率；(4)按照步骤(2)和(3)的方法计算出两端螺栓在多种扭矩情况下的抗震支吊架的特征频率，分析两端螺栓各自的扭矩值与抗震支吊架的特征频率值的对应关系并根据该对应关系拟合三者的关系曲面图；(5)对两端螺栓在未知扭矩情况下的抗震支吊架的抗震斜撑施加一与步骤(2)相同振动的外界激励，同时传感器进行数据采集，对传感器采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架的特征频率，根据计算出的抗震支吊架的特征频率与步骤(4)的关系曲面图分析此时两端螺栓各自的扭矩值，进而判断抗震支吊架内抗震斜撑两端的螺栓松动状态。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的步骤(2)具体为：对抗震支吊架的抗震斜撑施加一的持续性或间歇性振动的外界激励，同时传感器进行数据采集；外界激励在预设时间后停止振动，同时传感器停止进行数据采集。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的对传感器采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架的特征频率具体为：获取传感器采集的信号数据，选择N个振动周期的信号数据为一个计算区间，对M个计算区间内的信号数据分别进行分析处理，得到M个计算区间分别对应的特征频率，求取M个计算区间分别对应的特征频率的平均值，将该平均值作为抗震支吊架的特征频率，其中N大于等于2，M大于等于2。作为本专利技术进一步改进的技术方案，通过傅里叶变换、小波变换或者希尔伯特黄变换的分析方法分别对M个计算区间内的信号数据进行分析处理，得到M个计算区间分别对应的特征频率。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述的传感器为加速度传感器，所述的加速度传感器用于监测两端的所述螺栓在不同扭矩情况下的抗震支吊架的加速度响应。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术将两端螺栓在未知扭矩状态下计算得出的抗震支吊架的特征频率通过已建立的两端螺栓在各种扭矩状态下与特征频率的关系曲面图进而分析对应的两端螺栓各自的扭矩，判断出抗震支吊架内抗震斜撑两端的螺栓是否出现松动现象，从而能够及时监控到抗震支吊架的安全隐患，为故障排除提供数据支持，实现振动信号超标时的实时预警，进而保证结构在地震作用下整体的安全可靠性，减少和尽量避免次生灾害，无需人力现场检测螺栓扭矩，减少人力物力。(2)本专利技术的传感器与振动的外界激励同步工作，传感器采集的是在外界主动振动条件下的信号数据，而并不是单纯在自然环境振动条件下的信号数据(需要精度非常高的传感器才能采集到自然环境振动下的信号数据，而精度越高，传感器价格越贵)，因此本专利技术采用精度一般、性能较差的传感器即能采集到外界主动振动条件下的信号数据，精度一般的传感器功耗低、价格低，因此本专利技术传感器使用成本低，可批量对抗震支吊架进行应用。附图说明图1为本实施例的传感器在抗震支吊架上的布置图。图2为本实施例的特征频率和扭矩的关系曲线图。具体实施方式下面根据图1至图2对本专利技术的具体实施方式作出进一步说明：一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法，包括以下步骤：(1)参见图1，在抗震支吊架1的抗震斜撑2的中部安装传感器5，所述抗震支吊架1的抗震斜撑2的一端通过螺栓4与顶板或楼面板3固定连接，另一端通过螺栓4与抗震支吊架内的其他构件连接，所述传感器5用于监测两端的所述螺栓4在多种不同扭矩情况下的抗震支吊架的振动响应；本实施例的监测方法适用于市场上常用的抗震支吊架，尽管图1是一种抗震支吊架的结构形态，但本领域的技术人员应当理解，本实施例的监测方法普遍适用于各种具有抗震斜撑2的抗震支吊架；(2)对抗震支吊架1的抗震斜撑2施加一振动的外界激励，同时抗震斜撑2上的传感器5进行数据采集，具体为：对抗震支吊架1的抗震斜撑2施加一模拟手机振动力度的持续性或间歇性的外界激励，同时抗震斜撑2上的传感器5进行振动信号的数据采集；外界激励在预设时间后停止振动，同时传感器5停止进行数据采集；(3)对传感器5采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架1的特征频率，具体为：获取传感器5采集的信号数据，以N个振动周期的信号数据为一个计算区间，获取M个计算区间，对获取的每个计算区间内的信号数据分别进行小波变换分析，分析信号数据的频谱，取频谱上的峰值点，即基频，将该频率作为信号数据对应的特征频率，获取每个计算区间内的信号数据分别对应的特征频率；一般情况下，每个计算区间分别对应的特征频率都相等，为了使计算更加准确，本实施例对M个计算区间分别对应的特征频率求和后取平均值，将该平均值作为抗震支吊架1的特征频率,其中N大于等于2，M大于等于2；(4)按照步骤(2)和步骤(3)的方法计算出两端的所述螺栓4在多种不同扭矩情况下的抗震支吊架1的特征频率，分析两端螺栓4各自的扭矩值与对应计算出的抗震支吊架1的特征频率值的对应关系，将得到的多种不同扭矩下的特征频率点在一张图上画出，做出三维图，即两端的螺栓4各自的扭矩值分别在X轴和Y轴上标出，对应计算出的抗震支吊架1的特征频率值在Z轴上标出，从而拟合出三维的关系曲面图；(5)对两端螺栓4在未知扭矩情况下的抗震支吊架1的抗震斜撑2施加一与步骤(2)相同振动的外界激励，同时抗震斜撑2上的传感器5进行信号数据采集，对传感器5采集的信号数据按照步骤(3)的方法分析处理，进而计算出抗震支吊架1的特征频率，将抗震支吊架1的特征频率与步骤(4)中的关系曲面图相匹配，分析此时两端螺栓各自的扭矩值。通过分析可知，计算出的特征频率可能会对应多种扭矩值，因此此时分析出两端螺栓各自的扭矩值可能会有多种，但是只要分析出的两端螺栓各自的扭矩值对比螺栓紧固时的扭矩值出现明显下降，则判断两端螺栓出现松动现象，能够及时监控到抗震支吊架是否出现安全隐患。且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在抗震支吊架的抗震斜撑上安装传感器，所述抗震支吊架的抗震斜撑的一端通过螺栓与楼面板连接，另一端通过螺栓与抗震支吊架内的其他构件连接，所述传感器用于监测两端的所述螺栓在多种扭矩情况下的抗震支吊架的振动响应；(2)对抗震支吊架的抗震斜撑施加振动的外界激励，同时传感器进行数据采集；(3)对传感器采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架的特征频率；(4)按照步骤(2)和(3)的方法计算出两端螺栓在多种扭矩情况下的抗震支吊架的特征频率，分析两端螺栓各自的扭矩值与抗震支吊架的特征频率值的对应关系并根据该对应关系拟合三者的关系曲面图；(5)对两端螺栓在未知扭矩情况下的抗震支吊架的抗震斜撑施加一与步骤(2)相同振动的外界激励，同时传感器进行数据采集，对传感器采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架的特征频率，根据计算出的抗震支吊架的特征频率与步骤(4)的关系曲面图分析此时两端螺栓各自的扭矩值，进而判断抗震支吊架内抗震斜撑两端的螺栓松动状态。

【技术特征摘要】
1.一种建筑抗震支吊架性能状态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在抗震支吊架的抗震斜撑上安装传感器，所述抗震支吊架的抗震斜撑的一端通过螺栓与楼面板连接，另一端通过螺栓与抗震支吊架内的其他构件连接，所述传感器用于监测两端的所述螺栓在多种扭矩情况下的抗震支吊架的振动响应；(2)对抗震支吊架的抗震斜撑施加振动的外界激励，同时传感器进行数据采集；(3)对传感器采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架的特征频率；(4)按照步骤(2)和(3)的方法计算出两端螺栓在多种扭矩情况下的抗震支吊架的特征频率，分析两端螺栓各自的扭矩值与抗震支吊架的特征频率值的对应关系并根据该对应关系拟合三者的关系曲面图；(5)对两端螺栓在未知扭矩情况下的抗震支吊架的抗震斜撑施加一与步骤(2)相同振动的外界激励，同时传感器进行数据采集，对传感器采集的数据进行分析处理，进而计算出抗震支吊架的特征频率，根据计算出的抗震支吊架的特征频率与步骤(4)的关系曲面图分析此时两端螺栓各自的扭矩值，进而判断抗震支吊架内抗震斜撑两端的螺栓松动状态。2.根据权利要求1所述的建筑抗震支吊架性能状态监测方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁李，
申请(专利权)人：南京睿永智运维工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32