一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质技术方案

本申请涉及一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质，结构损伤监测方法包括对初始仿真模型进行初始仿真，根据初始仿真结果选取第一预定比例的布设点位布设振动加速度传感器，选取第二预定比例的布设点位布设应力应变传感器；判定现场的建筑与预先设计的建筑在结构上是否存在偏差，对初始仿真模型进行修正得到修正仿真模型；将应力应变的第二仿真数据与应力应变的第一实测数据进行比较得到校准仿真模型；在现场的建筑的生命周期内不同的使用阶段，将应力应变的第二仿真数据与应力应变的第二实测数据进行比较，来识别两者偏差程度大于阈值的部位，作为结构损伤部位。因此利用校准仿真模型结合较少数量的传感器，能够在监测过程中锁定结构损伤部位。程中锁定结构损伤部位。程中锁定结构损伤部位。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质


[0001]本申请涉及结构监测
，更具体地，涉及一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质。

技术介绍

[0002]我国正处于工业化和数字化快速发展时期，大批大跨桥梁结构、高层建筑结构、举办大型体育赛事的大跨空间结构等基础设施已进入正常运营阶段或正在开发建设，这些大型基础设施结构设计寿命长达数十年、上百年。在它们的漫长服役周期内，由于环境侵蚀、日常辅以何在甚至超载原因导致结构性能逐渐发生退化，并且随时可能遭受地震、台风等极端自然灾害的侵袭。所以可能会发生土木工程事故，比如桥梁侧翻和折断以及建筑物的突然倒塌等，可能会造成人员伤亡和财产损失。因此，土木工程结构的安全、耐久与健康对保障其寿命与安全服役至关重要。
[0003]利用人工与设备相结合进行结构监测时进行结构安全检查的传统手段，结构监测主要是通过硬件设备的长期数据采集或定期的人工现场检测，基于监测结构物应力应变、位移和振动数据的变化规律，判断结构的运行状态和损伤部位。但检测手段繁琐多样整体性差、操作费时费力。尤其是土木工程结构在服役期间性能发生退化的过程是一个时变的过程，包含损伤的逐步累计与结构破坏的突然发生，因此传统的检测方法一方面无法快速有效地整合各方面测量结果进行自动化的结构安全测定与判定，另一方面它无法实现工程结构的实时检查与自动化预警等功能。
[0004]结构健康监测被认为是提高工程结构健康与安全及实现结构长寿命和可持续管理的最有效途径之一，结构健康监测是指通过先进传感技术监测结构在环境或人为激励的结构响应（如应变、加速度等），结合先进的信号信息处理技术，进行结构特征参数和损伤状况的识别与结构性能的评估乃至未来服役周期内的性能预测，从而保障结构安全与自动化预警。
[0005]现有结构健康监测技术，主要依靠多类型的智能传感技术，通过应变片、拉线式位移计等直观测量参数变化的传感器，或者通过压敏、温敏等元件与被测物理量之间的物理关系间接得到测量参数的变化。由于结构物尺寸较大，结构体系较为复杂，而依靠传感器监测结构参数指标，往往会增加硬件设备的投入成本，对于未布设传感器的位置，结构的参数指标无法得知。另一方面，现场大量的传感器布设安装工作，若在结构施工期进行传感器设备安装调试工作，必然造成现场施工作业的交叉和冲突；若在结构施工完成后进行安装作业，则由于施工临时措施的拆除，人员难以靠近安装点位，因此随着传感器数量的增加势必会引起施工和设备运维保护工作的难度，对于数据的存储量、处理和维护的要求也会相应增加。从经济效益的角度出发，现阶段的健康监测受限于成本的投入，依靠结构受力形式分析和专家经验选取少量的点位进行监测，从而达到健康监测的目的。现有的以应变传感器为代表的“局部传感技术”太局部，超过一定范围后的结构应力应变状态难以捕捉；而以加速度传感器为代表的“整体传感技术”又太宏观，监测数据与结构相关性弱。

技术实现思路

[0006]提供了本申请以解决现有技术中存在的上述缺陷。旨在提供一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质，能够选取兼顾结构整体和具有代表性的传感器布设点位，能够获得与实际结构相符的校准仿真模型；利用校准仿真模型结合较少数量的传感器，对建筑结构的整体进行更为全面的健康监测，能够在监测过程中锁定结构损伤部位。
[0007]根据本申请的第一方案，提供了一种建筑的结构损伤监测方法，所述结构损伤监测方法包括：为预先设计的建筑建立初始仿真模型，在所述初始仿真模型的各个点位布设荷载传感器；对所述初始仿真模型进行初始仿真，根据初始仿真结果选取第一预定比例的布设点位布设振动加速度传感器，并选取第二预定比例的布设点位布设应力应变传感器；在所述现场的建筑的初始使用阶段，分别通过各个点位处的荷载传感器、各个布设点位处的振动加速度传感器和应力应变传感器采集第一荷载数据、振型和振动频率的实测数据和应力应变的第一实测数据；将所述第一荷载数据输入所述初始仿真模型得到振型和振动频率的第一仿真数据，判定现场的建筑与所述预先设计的建筑在结构上是否存在偏差，如果偏差满足修正偏差条件，则基于所述振型和振动频率的实测数据和所述振型和振动频率的第一仿真数据，对所述初始仿真模型进行修正，得到修正仿真模型；将所述第一荷载数据输入修正仿真模型或初始仿真模型，得到应力应变的第二仿真数据；将所述应力应变的第二仿真数据与所述应力应变的第一实测数据进行比较，并根据比较结果来调节所述修正仿真模型的参数，得到校准仿真模型；在所述现场的建筑的生命周期内不同的使用阶段，持续地利用布设点位处的各个荷载传感器采集第二荷载数据，并利用布设点位处的各个应力应变传感器采集应力应变的第二实测数据；将所述第二荷载数据输入校准仿真模型，得到应力应变的第二仿真数据；将所述应力应变的第二仿真数据与所述应力应变的第二实测数据进行比较，来识别两者偏差程度大于阈值的部位，作为结构损伤部位。
[0008]根据本申请的第二方案，提供了一种建筑的结构损伤监测系统，包括：接口，其配置为：接收来自设施结构中的荷载传感器、振动加速度传感器和应力应变传感器的数据；处理器，其配置为：执行所述的建筑的结构损伤监测方法。
[0009]根据本申请的第三方案，提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令由处理器执行时，实现所述的建筑的结构损伤监测方法。
[0010]本申请各个实施例提供的一种建筑的结构损伤监测方法、系统和介质，通过初始仿真结果选出敏感位置以设置传感器，能够选取兼顾结构整体和具有代表性的传感器布设点位；通过现场的建筑与预先设计的建筑结构的偏差情况对初始仿真模型进行修正，能够获得贴近现场建筑实际情况的修正仿真模型，有利于模拟得到更加准确的结构损伤部位，通过现场传感器的实测结果与修正仿真模型或初始仿真模型的仿真结果进行比较来得到校准仿真模型，能够获得模拟建筑结构全面情况的校准仿真模型，避免整体传感监测过于宏观，局部传感监测过于局限的技术问题；利用校准仿真模型结合较少数量的传感器，对建筑结构的整体进行更为全面的健康监测，能够在监测过程中锁定结构损伤部位。从而降低传感器安装施工难度以及实施和维护成本。
附图说明
[0011]图1示出根据本申请实施例的建筑的结构损伤监测方法的流程图；
图2示出根据本申请实施例的初始仿真模型进行修正的流程图；图3示出根据本申请实施例的对仿真模型进行校准的流程图；图4示出根据本申请实施例的基于校准仿真模型判断结构损伤部位的流程图；以及图5示出根据本申请实施例的结构损伤监测系统的结构图。
具体实施方式
[0012]为使本领域技术人员更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作详细说明。下面结合附图和具体实施例对本申请的实施例作进一步详细描述，但不作为对本申请的限定。
[0013]本申请中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑的结构损伤监测方法，其特征在于，所述结构损伤监测方法包括：为预先设计的建筑建立初始仿真模型，在所述初始仿真模型的各个点位布设荷载传感器；对所述初始仿真模型进行初始仿真，根据初始仿真结果选取第一预定比例的布设点位布设振动加速度传感器，并选取第二预定比例的布设点位布设应力应变传感器；在现场的建筑的初始使用阶段，分别通过各个点位处的荷载传感器、各个布设点位处的振动加速度传感器和应力应变传感器采集第一荷载数据、振型和振动频率的实测数据和应力应变的第一实测数据；将所述第一荷载数据输入所述初始仿真模型得到振型和振动频率的第一仿真数据，判定现场的建筑与所述预先设计的建筑在结构上是否存在偏差，如果偏差满足修正偏差条件，则基于所述振型和振动频率的实测数据和所述振型和振动频率的第一仿真数据，对所述初始仿真模型进行修正，得到修正仿真模型；将所述第一荷载数据输入修正仿真模型或初始仿真模型，得到应力应变的第二仿真数据；将所述应力应变的第二仿真数据与所述应力应变的第一实测数据进行比较，并根据比较结果来调节所述修正仿真模型的参数，得到校准仿真模型；在所述现场的建筑的生命周期内不同的使用阶段，持续地利用布设点位处的各个荷载传感器采集第二荷载数据，并利用布设点位处的各个应力应变传感器采集应力应变的第二实测数据；将所述第二荷载数据输入校准仿真模型，得到应力应变的第二仿真数据；将所述应力应变的第二仿真数据与所述应力应变的第二实测数据进行比较，来识别两者偏差程度大于阈值的部位，作为结构损伤部位。2.根据权利要求1所述的结构损伤监测方法，其特征在于，根据初始仿真结果选取第一预定比例的布设点位布设应力应变传感器，具体包括：基于标准工况，对所述初始仿真模型进行初始仿真，得到所有点位的仿真应力比；按照所述所有点位的仿真应力比由大到小的顺序，选取第一预定比例的布设点位作为应力应变传感器的布设点位。3.根据权利要求1所述的结构损伤监测方法，其特征在于，根据初始仿真结果选取第二预定比例的布设点位布设振动加速度传感器，具体包括：基于标准工况，对所述初始仿真模型进行初始仿真，得到所有点位的振型和振动频率的仿真计算结果；按照所述各个点位的振动频率由大到小的顺序，选取第二比例的布设点位作为振动加速度传感器的布设点位。4.根据权利要求1所述的结构损伤监测方法，其特征在于，基于所述振型和振动频率的实测数据和所述振型和振动频率的第一仿真数据，对所述初始仿真模型进行修正，对所述初始仿真模型进行修正具体包括：基于现场的建筑的结构情况，调整所述初始仿真模型的连接节点和边界约束，得到调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长欣，田淑明，吴连奎，刘韶鹏，赵洪斌，康天，张兆磊，
申请(专利权)人：北京云庐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：