[發明專利]一種高層建筑結構自感知分布式韌性防災系統

在審

• 申請號: 201810015464.8
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108386049A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 單伽锃;吳煒超;程凱
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種高層建筑結構自感知分布式韌性防災系統，包括：組合式耗能減振子系統：為一自感知電渦流型可更換耗能連梁；分布式本地數據監測子系統：與組合式耗能減振子系統連接，用以獲取自感知電渦流型可更換耗能連梁的樓層三向加速度和連梁相對變形的監測數據；非接觸式數據傳輸子系統：作為非接觸式的移動監測基站，用以通過無線通信的方式獲取分布式本地數據監測子系統的監測數據，并進行集成和匯總。與現有技術相比，本發明具有組合式數據存儲與無線傳輸、信號傳輸穩定、結構監測與結構消能減震防災的一體化、滿足韌性抗災要求、高效接收與采集等優點。

技術領域

本發明涉及結構工程與防災減災領域，尤其是涉及一種高層建筑結構自感知分布式韌性防災系統。

背景技術

結構健康監測技術已經成為土木工程領域的研究熱點。結構健康監測技術是個多學科交叉的科學領域，通過分析定期采集的結構中布置的傳感器陣列的動力響應數據來觀察體系隨時間推移產生的變化，提取損傷敏感特征值并通過數據分析來評估結構的健康狀態。傳統的結構健康監測技術采用監測數據有線式收集，排線繁瑣且不利于長期監測。最新的無線傳感器結構健康監測技術大多應用在大跨橋梁上，通過數據定期更新來評估結構老化和惡劣服役環境對工程結構的損傷，以及結構是否有能力繼續實現設計功能。在一些重要的高層公共建筑中因為結構內部構造復雜，鋼筋混凝土板削弱了無線傳感器網絡的傳感器節點信號，造成了傳輸信號的屏蔽，從而影響了無線傳感器網絡在鋼筋混凝土結構中的應用。

非接觸式IC卡，又稱感應卡、射頻卡，它成功地將無線識別技術和IC卡技術結合起來，解決了無源(卡中無電源)和非接觸這一難題，是電子器件領域的一大突破。與傳統的接觸式IC卡相比較，它繼承了接觸式IC卡的優點，如容量大，保密性好，又克服了接觸式IC卡的諸多弱點，如機械故障率高，操作不方便，IC卡芯片壽命低等，在IC卡的應用領域里又向前邁進了一大步。

“韌性”一詞來源于物理學，與之相關聯的是彈性。物理學中的彈性指物體發生彈性形變后可以恢復原來狀態的一種性質。韌性指材料在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力。城市問題研究者把彈性一詞移植于城市規劃建設領域中，提出“韌性城市”概念，指城市具備較高的災害承載能力，其內涵主要包括兩個方面，一是城市具備較低的易損性，即災害的發生不易對城市造成破壞；二是城市具備高效的可恢復性，即災害發生后城市易恢復或修復。

隨著韌性城市概念的提出，實現高層建筑結構震后快速評估和修復成為研究熱點。高層剪力墻結構是一種被廣泛采用的結構抗震體系，目前采用的可更換耗能連梁大多是在中震和大震下才開始耗能，可更換連梁通過可更換段金屬屈服耗能或者鉛芯橡膠阻尼器耗能，無法全階段保護主體的安全和舒適，缺少對連梁內部相對變形響應數據的監測。電渦流阻尼器通過導體質量塊在磁場中運動形成電渦流，產生電阻熱效應消耗振動能量。將導體棒放置在電渦流阻尼器內部，導體棒與磁場隨著兩側的連梁產生相對運動，輸出感應電流電信號，可以反演出連梁的關鍵剪切位移。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高層建筑結構自感知分布式韌性防災系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種高層建筑結構自感知分布式韌性防災系統，用以實時監測并控制建筑結構的關鍵響應數據，該系統包括：

組合式耗能減振子系統：為一自感知電渦流型可更換耗能連梁；

分布式本地數據監測子系統：與組合式耗能減振子系統連接，用以獲取自感知電渦流型可更換耗能連梁的樓層三向加速度和連梁相對變形的監測數據；

非接觸式數據傳輸子系統：作為非接觸式的移動監測基站，用以通過無線通信的方式獲取分布式本地數據監測子系統的監測數據，并進行集成和匯總。

優選地，所述的自感知電渦流型可更換耗能連梁包括兩側的非消能段、通過螺栓連接非消能段的上下兩塊金屬耗能板以及設置在上下兩塊金屬耗能板之間且與非消能段連接的電渦流阻尼模塊。