[發明專利]一種全場非接觸式的建筑幕墻風壓變形監測方法

在審

• 申請號: 201810762454.0
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN109000578A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 原媛;陳元義;黃琳潔;劉文白;孔戈;高建衛
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種全場非接觸式的建筑幕墻風壓變形監測方法，其步驟包括：1)對建筑幕墻表面進行隨機散斑標記，并連接空氣壓力控制裝置；2)架設兩臺工業數碼相機對幕墻表面的數字散斑圖案成像；3)啟動空氣壓力控制裝置對幕墻逐級加壓，同時記錄幕墻表面的數字散斑圖像；4)利用三維數字圖像相關匹配算法，對采集到的數字圖像序列進行相關匹配，計算出風荷載作用下建筑幕墻表面的全場位移信息。本發明通過記錄數字圖像的方式，可以不接觸測量即可定量獲取建筑幕墻表面的全場變形信息，克服了傳統位移計測量方法的局限性，使得建筑幕墻的變形監測更加簡單靈活，適用空間范圍更廣，精度和穩定性更高，易于實際推廣。

技術領域

本發明涉及的一種建筑幕墻風壓變形監測方法，特別關于一種全場非接觸式的建筑幕墻風壓變形監測方法。

背景技術

建筑幕墻作為一種外墻維護結構，因其美觀節能、工藝成熟、易于維護等特點，已經成為目前大型超高層建筑中的“不二選擇”。然而，在建筑幕墻的服役過程中，風荷載作用導致的幕墻變形成為影響其服役性能的主要因素之一。當風荷載作用于建筑幕墻表面引起的變形超過幕墻的承載極限時，很有可能導致幕墻破裂，引發安全事故。因此，準確而全面的監測建筑幕墻的風壓變形，進而評估待測幕墻的安全性能成為建筑幕墻力學性能監測中非常重要的環節。

目前，對建筑幕墻的風壓變形監測主要是通過傳統的位移計測量的方式來實現。該方法在幕墻表面的特定位置布置位移計，然后對幕墻施加風壓荷載同時獲取相應位置的位移信息，進而計算受風壓荷載的幕墻表面的面法線撓度，以此來評價建筑幕墻的抗風壓性能。該方法一定程度上反映了建筑幕墻承受風壓荷載的能力，同時存在如下的局限性：1)傳統的位移計測量方法是通過幾個有限測量點位置的位移信息來描述幕墻整體抗風壓性能的，而實際上幕墻的抗風壓性能關鍵取決于結構中最薄弱的位置，事先選取的位移測量點并不一定能夠完全捕捉到這部分信息；2)隨著現代建筑幕墻的形式越來越豐富，結構也越來越復雜，傳統的位移計布置位點的確定越來越困難，甚至有些結構很難直接布置位移計，導致位移計測量方法無法直接測量；3)大型超高層建筑的飛速發展，使得對建筑幕墻變形監測的空間跨度和空間分辨率的要求進一步提高，幕墻風壓變形監測的范圍要求越來越大，精度要求越來越高。如果采用傳統基于位移計測量的方式，無疑需要布置大量的位移計，幾乎很難實現，而且該方法在空間分辨率方面的表現也很難滿足局部變形測量精度的要求。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種全場非接觸式的建筑幕墻風壓變形監測方法。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種全場非接觸式的建筑幕墻風壓變形監測方法，其步驟包括：1)將建筑幕墻垂直地面固定，然后與空氣壓力控制裝置相連接；2)在與幕墻等距離的位置，左右呈一定角度架設兩臺工業數碼相機，并將兩臺數碼相機與計算機連接，啟動數字圖像采集軟件；3)利用標定板標定數字成像系統，啟動空氣壓力控制裝置對幕墻逐級加壓，同時記錄對應風壓荷載條件下幕墻表面的數字散斑圖像；4)利用三維數字圖像相關匹配算法，對采集到的數字圖像序列進行相關匹配，計算出風壓荷載作用下建筑幕墻表面的全場位移信息。本發明克服了傳統位移計測量方法的局限性，通過記錄建筑幕墻表面的數字圖像，可以不需要接觸測量即可定量獲取幕墻表面的全場變形信息，使得建筑幕墻的變形監測更加簡單靈活，適用空間范圍更廣，精度和穩定性更高，易于實際推廣。

所述步驟1)中，如果建筑幕墻表面沒有隨機分布的自然紋理，需要事先在幕墻表面施加人工散斑標記：首先用黑色的啞光油漆噴涂作為背景，然后用白色啞光油漆呈顆粒狀噴灑于幕墻表面，顆粒盡可能均勻地隨機分布。

所述步驟2)中，左右兩相機的光軸相交于幕墻中心，通過調整相機的光圈和焦距，確保幕墻平面的散斑圖案成像清晰，并且布滿整個數字圖像。

所述步驟3)中，將標定板置于幕墻平面內，用左右相機分別對標定板成像，并存儲于計算機中，成像系統的標記方法如下：