大跨结构金属屋面监测方法技术

本发明专利技术涉及建筑物结构健康监测技术领域，具体公开大跨结构金属屋面监测方法

【技术实现步骤摘要】
大跨结构金属屋面监测方法、装置、终端设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及建筑物结构健康监测
，具体涉及大跨结构金属屋面监测方法
、
装置
、
终端设备和存储介质
。

技术介绍

[0002]金属屋面是上世纪
60
‑
70
年代开始使用，近几年才大量应用的屋面系统
。
由于其造型多样
、
空间适应性强
、
施工速度快等优势，在大跨结构
(
如：火车站
、
体育馆
、
机场等
)
中广泛应用
。
屋面板与大跨主体结构之间通常采用锁扣
、
咬合
、
夹紧
、
自攻固定等机械连接方式，允许屋面板在温度作用下滑动变形，施工效率极高，但也给结构安全运营带来隐患
。
该类连接在风荷载的长期作用下会松动，严重情况会产生松脱病害
。
该病害隐蔽性强，危害性大，在一定风荷载下会引发连续性大面积松脱，发生风揭事故
。
影响建筑正常使用的同时，风揭脱落物飞散到飞机跑道或火车线路上会造成机
(
车
)
毁人亡的灾难
。
为避免屋面风揭，最有效的解决方法就是采用屋面监测技术及早发现和定位松脱病害，然后有针对性的给予加固和维修措施
。
[0003]然而，不同于主体结构，屋面作为围护结构，其监测具有特殊性和复杂性，例如：
(1)
由于屋面板与主体结构的连接和钢结构中的焊接或螺栓连接有本质区别，其连接效果不稳定，容易受人工操作和环境影响，长期服役下会松动，目前没有针对该连接效果的监测手段；
(2)
大跨结构中屋面连接数量庞大
(
几万到数十万个
)
，且又隐蔽在屋面板和夹层之间，肉眼不能发现，常规监测手段不易开展；
(3)
大型公共建筑屋盖服役年限长，但受运营条件限制，很难对屋盖开展大范围养护，屋面检修时间得不到保障
。
受这些因素制约，屋面的服役状态目前处于大型公共建筑运维管理的盲区，现有监测手段不适用，定期进行人工监测也不现实
。
[0004]为此，国内提出了一些专门适用于金属屋面监测的装置和方法，但仍然存在一些问题：
(1)
点式的监测装置
(
如专利
CN213301660U
一种用于屋面板风揭安全监测装置
)
仅能探测布点位置的屋面板与檩条连接状态，将其应用于大跨结构屋面板的所有连接处，则安装成本过大，不便于推广，而且该装置适用于新建屋面，对于既有屋面不便安装；
(2)
自感知加强筋装置
(
如专利
CN212001945U
一种具有监测功能的屋面板加固装置
)
是在屋面板敷设自感知加强筋，加强筋通过固定支座与金属屋面板连接，屋面板发生较大变形时，加强筋产生轴向变形，屋面板的连接状态和损伤位置通过加强筋的应力分布间接判断，灵敏度较低；
(3)
专利
CN201910024616《
一种大跨度金属屋面的故障实时预警方法及装置
》
通过采集和预处理在屋面预设区域布置的应力片和激光传感器数据，提取时域特征量，输入双层决策树算法模型进行故障类别和故障位置的识别，由于应力和激光位移均为结构自身的响应物理量，缺乏外荷载的输入，该方法对外界风环境的影响考虑不足，而且由于激光器测试的是屋面和固定位置的相对位移量，大跨结构中杆件多，激光传递路径容易受到杆件的阻挡，理想的固定位置也很难确定，限制了该方法在大跨结构中的应用
。
[0005]因此，如何高效准确地实现对大跨结构屋面进行安全监测，成为亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大跨结构金属屋面监测方法
、
装置
、
终端设备和存储介质，以克服
技术介绍
中的问题
。
[0007]为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]第一方面，本申请实施例提供一种大跨结构金属屋面监测方法，包括：
[0009]获取待监测屋面的监测点风力信号和监测点振动信号；
[0010]基于所述监测点风力信号和监测点振动信号，确定所述待监测屋面的风压分布和振动状态；
[0011]基于所述风压分布和所述振动状态，确定所述待监测屋面的安全信息
。
[0012]进一步地，所述监测点风力信号包括监测点实测风压信号；
[0013]所述基于所述监测点风力信号和所述监测点振动信号，确定所述待监测屋面的风压分布和振动状态，包括
:
[0014]基于所述监测点实测风压信号，确定监测点实测风压；
[0015]基于所述监测点实测风压，通过二维差值法，确定所述待监测屋面的整体风压分布；
[0016]所述基于所述风压分布和所述振动状态，确定所述待监测屋面的安全信息，包括：
[0017]基于所述整体风压分布和预设的屋面各位置的允许风压，对所述待监测屋面进行区域安全状态评价，得到所述待监测屋面各位置区域的安全评价信息
。
[0018]进一步地，所述监测点风力信号还包括监测点实测风速信号和监测点实测风向信号；
[0019]所述安全监测方法还包括：
[0020]基于所述监测点实测风速信号和所述监测点实测风向信号，分别确定监测点实测风速和所述监测点实测风向；
[0021]获取第一区域气象数据，所述第一区域气象数据为气象机构发布的针对所述待监测屋面所在区域的气象数据，所述第一区域气象数据包括第一区域风向和第一区域风速；
[0022]基于风向确定用于表示所述监测点实测风速和所述第一区域风速关系的第一统计关系；
[0023]基于风向确定用于表示所述监测点实测风速和所述监测点实测风压关系的第二统计关系；
[0024]基于第二区域气象数据
、
所述第一统计关系和所述第二统计关系，确定监测点预测风压；
[0025]基于所述监测点预测风压，预测所述待监测屋面的风压分布，并预测所述待监测屋面各位置区域的安全评价信息
。
[0026]进一步地，所述监测点振动信号包括监测点实测振动加速度信号；
[0027]所述基于所述监测点风力信号和所述监测点振动信号，确定所述待监测屋面的风压分布和振动状态，包括
:
[0028]通过结构动力参数识别方法，从所述监测点实测振动加速度信号中，提取对应目标低频区间的频率和对应目标振型的阻尼系数；其中，所述目标低频区间基于所述待监测屋面结构的理论振型和自振频率确定；
[0029]所述基于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种大跨结构金属屋面监测方法，其特征在于，包括：获取待监测屋面的监测点风力信号和监测点振动信号；基于所述监测点风力信号和监测点振动信号，确定所述待监测屋面的风压分布和振动状态；基于所述风压分布和所述振动状态，确定所述待监测屋面的安全信息
。2.
根据权利要求1所述的大跨结构金属屋面监测方法，其特征在于，所述监测点风力信号包括监测点实测风压信号；所述基于所述监测点风力信号和所述监测点振动信号，确定所述待监测屋面的风压分布和振动状态，包括
:
基于所述监测点实测风压信号，确定监测点实测风压；基于所述监测点实测风压，通过二维差值法，确定所述待监测屋面的整体风压分布；所述基于所述风压分布和所述振动状态，确定所述待监测屋面的安全信息，包括：基于所述整体风压分布和预设的屋面各位置的允许风压，对所述待监测屋面进行区域安全状态评价，得到所述待监测屋面各位置区域的安全评价信息
。3.
根据权利要求2所述的大跨结构金属屋面监测方法，其特征在于，所述监测点风力信号还包括监测点实测风速信号和监测点实测风向信号；所述安全监测方法还包括：基于所述监测点实测风速信号和所述监测点实测风向信号，分别确定监测点实测风速和所述监测点实测风向；获取第一区域气象数据，所述第一区域气象数据为气象机构发布的针对所述待监测屋面所在区域的气象数据，所述第一区域气象数据包括第一区域风向和第一区域风速；基于风向确定用于表示所述监测点实测风速和所述第一区域风速关系的第一统计关系；基于风向确定用于表示所述监测点实测风速和所述监测点实测风压关系的第二统计关系；基于第二区域气象数据
、
所述第一统计关系和所述第二统计关系，确定监测点预测风压；基于所述监测点预测风压，预测所述待监测屋面的风压分布，并预测所述待监测屋面各位置区域的安全评价信息
。4.
根据权利要求3所述的大跨结构金属屋面监测方法，其特征在于，所述监测点振动信号包括监测点实测振动加速度信号；所述基于所述监测点风力信号和所述监测点振动信号，确定所述待监测屋面的风压分布和振动状态，包括
:
通过结构动力参数识别方法，从所述监测点实测振动加速度信号中，提取对应目标低频区间的频率和对应目标振型的阻尼系数；其中，所述目标低频区间基于所述待监测屋面结构的理论振型和自振频率确定；所述基于所述风...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，聂楠，王书鹏，肖煜，聂立功，魏嘉伟，王泽寒，张浩，汤禹，侯泽鹏，刘思雨，张程贺，董瑞琪，郭鸿彬，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：