一種高層建筑結構性部件安全監測方法及裝置
1.本發明涉及高層建筑材料物理性能測試領域，尤其涉及一種高層建筑結構性部件安全監測方法及裝置。
背景技術：
2.隨著建筑業的發展，高層建筑的材料性能與結構設置也愈加合理，但是近幾年出現了大量因高空風力過大導致高層建筑的晃動達到可以目測的地步，為避免此類現象發生，在高層建筑上部設置阻尼器是較為常見的做法；目前常用阻尼器為懸掛配重或消防水池，對于消防水池阻尼器，當其進行檢修時，無法起到作用，此時，高空的風力對于高層建筑中工作、生活的人帶來了極大心理壓力。中國專利申請公開號：cn112880638a公開了一種高層建筑物沉降監測裝置及進行沉降監測的方法，利用設置活塞桿的方式，精準的測量每一刻度下沉的時間區間，提高了監測的精度和數據；中國專利申請公開號：cn113252104a公開了一種基于特征分析的高層建筑建設工程項目施工安全監理預警方法，利用設置安全預警參數的方式，進行閾值的設置，從而自動預測安全隱患；中國專利申請公開號：cn113605529a公開了一種超高層建筑鋼結構施工安裝方法，利用加固組件的設置，能夠增加長鋼板與短鋼板節點連接的強度。
3.由此可見，上述技術方案存在以下問題：無法在不進行破壞性試驗的前提下，對高層建筑的結構性部件進行防晃測試。
技術實現要素：
4.為此，本發明提供一種高層建筑結構性部件安全監測方法及裝置，用以克服現有技術中無法在不進行破壞性試驗的前提下，對高層建筑的結構性部件進行防晃測試的問題，從而有效降低試驗成本。
5.一方面，本發明提供一種高層建筑結構性部件安全監測方法，包括：步驟s1，利用服務器收集當地氣候信息，根據氣候信息確定高層建筑的承受的最大風力，并根據風力計算單個豎向設置的結構性部件因風力承受的最大壓力；步驟s2，將位于相同高度的豎向設置的所述結構性部件分為一組，并利用所述服務器分別分揀出各組中長度最大的結構性部件進行試驗；步驟s3，利用所述服務器計算各所述結構性部件的共振頻率，并分別將共振頻率輸入監測裝置；步驟s4，利用所述監測裝置以所述最大壓力為測試壓力，以所述共振頻率為周期對各所述結構性部件進行撞擊試驗，并分別記錄各結構性部件的最大形變量，同時將各結構性部件的最大變形量上傳至所述服務器；步驟s5，所述服務器根據預設形變量判定各所述結構性部件的安全性，同時針對不合格的結構性部件質量和/或結構進行告警處理。
6.進一步地，當所述服務器獲取高層建筑中各所述結構性部件因風力承受的最大壓
力時，服務器根據各結構性部件所處的高度進行計算；在高層建筑中的單個高度上設有若干所述結構性部件，所述服務器將位于第i高度的各結構性部件中長寬比最大的結構性部件記為第i高度的代表部件，其共振頻率為ti，其中，i=1，2,3，
…
，n，n為高度數量的最大值，所述服務器中設有第一預設共振頻率tα以及第二預設共振頻率tβ，其中0＜tα＜tβ，第一預設共振頻率tα為最小安全共振頻率，第二預設共振頻率tβ為最大安全共振頻率，服務器將ti與tα以及tβ進行比較，以確定結構性部件的安全性，若ti≤tα，所述服務器判定位于第i高度的共振頻率處于低頻安全區域，同時判定位于第i高度在常規狀況下無安全隱患；若tα＜ti＜tβ，所述服務器判定位于第i高度的共振頻率處于非安全區域，同時進行撞擊實驗以確定處于共振頻率時位于第i高度的所述結構性部件的穩定性；若tβ≤ti，所述服務器判定位于第i高度的共振頻率處于高頻安全區域，同時判定位于第i高度的所述結構性部件在常規狀況下無安全隱患。
7.進一步地，當所述服務器判定位于第i高度的共振頻率處于非安全區域時，服務器控制監測裝置以風力的1.2倍為測試壓力、以ti為周期對位于第i高度的結構性部件錘擊預設時長，并記錄位于第i高度的結構性部件的最大振幅ai,服務器中有預設振幅閾值aδ，服務器將ai與aδ比較，以判定所述結構性部件振幅的安全性，若ai＜aδ，所述服務器判定位于第i高度的所述結構性部件的振幅未超過閾值，同時判斷第i個結構性部件安全；若ai≥aδ，所述服務器判定位于第i高度的所述結構性部件的振幅超過閾值，并根據按壓試驗對第i個結構性部件進行進一步判斷，以確定位于第i高度的結構安全性。
8.進一步地，當所述服務器判定對位于第i高度的所述結構性部件進行按壓測試時，所述測試裝置將撞擊錘按壓在結構性部件上，并以與第i高度對應的所述最大風力為按壓強度、以ti為周期對第i個、并以預設方向對結構性部件順次進行按壓，服務器記錄位于第i高度的結構性部件的最大形變量為xi，服務器中設有預設形變量閾值xδ，服務器將xi與xδ進行比較，以確定位于第i高度的結構性部件的安全性，若xi＜xδ，所述服務器判定位于第i高度的所述結構性部件的按壓形變量未超過閾值，同時判斷位于第i高度的結構性部件強度合理，并對結構形式進行告警；若ai≥aδ，所述服務器判定位于第i高度的所述結構性部件的振幅超過閾值，同時判斷材料性能不足，并針對材料性能發出告警。
9.進一步地，當所述服務器對結構形式進行告警時，所述服務器判斷第i個，第i+1個，
…
，第n個高度的結構形式同樣不合理，并不再對第i個，第i+1個，
…
，第n個高度的結構性部件進行進一步監測。
10.進一步地，當所述服務器判斷材料性能不足時，更換符合第i高度的材料類別進行監測扔無法滿足安全性，所述服務器針對結構形式進行告警。
11.另一方面，本發明提供一種高層建筑結構性部件安全監測裝置，其特征在于，包括：監測架，用以承載待監測的結構性部件；錘擊器，其跨設在所述監測架上，用以對待監測部件進行錘擊；
激光測量器，其設置在所述監測架上，用以測量錘擊時所述結構性部件的形變量。
12.進一步地，所述錘擊器包含：若干錘擊發動機，其設置在所述監測架上且能夠沿軌道移動，用以對錘擊器提供動力以帶動所述錘擊器在監測架上移動；各所述錘擊發動機均與所述服務器相連；錘擊連桿，其與各所述錘擊發動機相連，用以穩定各所述錘擊器，并使各錘擊發動機聯動；錘擊配重，其安置在所述錘擊連桿上，用以調整錘擊的力度；進一步地，所述激光測量器設置在所述監測架側面，包含若干激光測量頭，各激光測量頭設置在不同高度上。
13.進一步地，安全監測裝置外還設有服務器，其分別與各所述錘擊發動機以及各所述激光測量頭相連，用以上傳測量數據，并根據服務器的判定對安全監測裝置進行適時調整。
14.與現有技術相比，本發明的有益效果在于，利用收集氣候信息計算風力信息并依據風力信息對高層結構各高度的最不利結構性部件進行測試，在有效提升了監測效率的同時，減少了因破壞性試驗帶來的損失，從而有效降低了試驗成本。
15.進一步地，利用判定結構性部件共振頻率的方式，快速篩選需要進行進一步測試的部件，在有效減少了監測無效工序的同時，進一步降低了試驗成本。
16.進一步地，利用對結構性部件進行錘擊的方式，篩選出振幅大的結構性部件進行進一步測試，在有效減少了監測步驟的同時，進一步降低了試驗成本。
17.進一步地，利用對結構性部件進行按壓的方式，對結構性部件的材料性能進行判定，在有效提升了監測結果的合理性的同時，進一步降低了試驗成本。
18.進一步地，當監測出結構形式不安全的高度時，將高于該高度的結構形式同樣判定為不合格，在有效減少了無效監測的同時，進一步降低了試驗成本。
19.進一步地，當更換材料后依舊不合理的高度，服務器判定結構形式不合理，在有效提升了監測結果準確性的同時，進一步降低了試驗成本。
20.進一步地，利用設置監測架、錘擊器以及激光測量器的方式構成監測裝置，在有效降低了廢料率的同時，進一步降低了試驗成本。
21.進一步地，利用設置若干錘擊發動機、錘擊連桿以及錘擊配重的方式構成錘擊器，在有效提升了監測裝置的可修復性的同時，進一步降低了試驗成本。
22.進一步地，利用設置若干激光測量頭的方式測量結構性部件的形變量，在有效提升了測量可靠性的同時，進一步降低了試驗成本。
23.進一步地，通過將服務器與監測裝置的部件相連的方式，在有效提升了監測裝置可控性的同時，進一步降低了試驗成本。
附圖說明
24.圖1為本發明高層建筑結構性部件安全監測方法的流程圖；圖2為本發明高層建筑結構性部件安全監測裝置的結構系統圖；圖3為本發明監測裝置的結構大樣圖；圖4為本發明錘擊發動機的內部結構大樣圖；
其中：1：錘擊器；11：錘擊發動機；111：電動機；112；電動機從動輪；113；錘擊連桿調整孔；114；錘擊發動機輪；12：錘擊連桿；13：錘擊配重；2：待監測結構性部件；3：監測架軌道；4：監測架。
具體實施方式
25.為了使本發明的目的和優點更加清楚明白，下面結合實施例對本發明作進一步描述；應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。
26.下面參照附圖來描述本發明的優選實施方式。本領域技術人員應當理解的是，這些實施方式僅僅用于解釋本發明的技術原理，并非在限制本發明的保護范圍。
27.需要說明的是，在本發明的描述中，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”等指示的方向或位置關系的術語是基于附圖所示的方向或位置關系，這僅僅是為了便于描述，而不是指示或暗示所述裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
28.此外，還需要說明的是，在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域技術人員而言，可根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
29.請參閱圖1所示，其為本發明高層建筑結構性部件安全監測方法的流程圖，包括：步驟s1，利用服務器收集當地氣候信息，根據氣候信息確定高層建筑的承受的最大風力，并根據風力計算單個豎向設置的結構性部件因風力承受的最大壓力；步驟s2，將位于相同高度的豎向設置的結構性部件分為一組，并利用服務器分別分揀出各組中長度最大的結構性部件進行試驗；步驟s3，利用服務器計算各結構性部件的共振頻率，并分別將共振頻率輸入監測裝置；步驟s4，利用監測裝置以最大壓力為測試壓力，以共振頻率為周期對各結構性部件進行撞擊試驗，并分別記錄各結構性部件的最大形變量，同時將各結構性部件的最大變形量上傳至服務器；步驟s5，服務器根據預設形變量判定各結構性部件的安全性，同時針對不合格的結構性部件質量和/或結構進行告警處理。
30.利用收集氣候信息計算風力信息并依據風力信息對高層結構各高度的最不利結構性部件進行測試，在有效提升了監測效率的同時，減少了因破壞性試驗帶來的損失，從而有效降低了試驗成本。
31.請參閱圖2所示，其為本發明高層建筑結構性部件安全監測裝置的結構系統圖。
32.當服務器獲取高層建筑中各結構性部件因風力承受的最大壓力時，服務器根據各結構性部件所處的高度進行計算；在高層建筑中的單個高度上設有若干結構性部件，服務器將位于第i高度的各結構性部件中長寬比最大的結構性部件記為第i高度的代表部件，其共振頻率為ti，其中，i=1，2,3，
…
，n，n為高度數量的最大值，服務器中設有第一預設共振頻率tα以及第二預設共振
頻率tβ，其中0＜tα＜tβ，第一預設共振頻率tα為最小安全共振頻率，第二預設共振頻率tβ為最大安全共振頻率，服務器將ti與tα以及tβ進行比較，以確定結構性部件的安全性，若ti≤tα，服務器判定位于第i高度的共振頻率處于低頻安全區域，同時判定位于第i高度在常規狀況下無安全隱患；若tα＜ti＜tβ，服務器判定位于第i高度的共振頻率處于非安全區域，同時進行撞擊實驗以確定處于共振頻率時位于第i高度的結構性部件的穩定性；若tβ≤ti，服務器判定位于第i高度的共振頻率處于高頻安全區域，同時判定位于第i高度的結構性部件在常規狀況下無安全隱患。
33.利用判定結構性部件共振點的方式，快速篩選需要進行進一步測試的部件，在有效減少了監測無效工序的同時，進一步降低了試驗成本。
34.具體而言，當服務器判定位于第i高度的共振頻率處于非安全區域時，服務器控制監測裝置以風力的1.2倍為測試壓力、以ti為周期對位于第i高度的結構性部件錘擊預設時長，并記錄位于第i高度的結構性部件的最大振幅ai,服務器中有預設振幅閾值aδ，服務器將ai與aδ比較，以判定結構性部件振幅的安全性，若ai＜aδ，服務器判定位于第i高度的結構性部件的振幅未超過閾值，同時判斷第i個結構性部件安全；若ai≥aδ，服務器判定位于第i高度的結構性部件的振幅超過閾值，并根據按壓試驗對第i個結構性部件進行進一步判斷，以確定位于第i高度的結構安全性。
35.利用對結構性部件進行錘擊的方式，篩選出振幅大的結構性部件進行進一步測試，在在有效減少了監測步驟的同時，進一步降低了試驗成本。
36.具體而言，當服務器判定對位于第i高度的結構性部件進行按壓測試時，測試裝置將撞擊錘按壓在結構性部件上，并以與第i高度對應的最大風力為按壓強度、以ti為周期對第i個、并以預設方向對結構性部件順次進行按壓，服務器記錄位于第i高度的結構性部件的最大形變量為xi，服務器中設有預設形變量閾值xδ，服務器將xi與xδ進行比較，以確定位于第i高度的結構性部件的安全性，若xi＜xδ，服務器判定位于第i高度的結構性部件的按壓形變量未超過閾值，同時判斷位于第i高度的結構性部件強度合理，并對結構形式進行告警；若ai≥aδ，服務器判定位于第i高度的結構性部件的振幅超過閾值，同時判斷材料性能不足，并針對材料性能發出告警。
37.利用對結構性部件進行按壓的方式，對結構性部件的材料性能進行判定，在有效提升了監測結果的合理性的同時，進一步降低了試驗成本。
38.具體而言，當服務器對結構形式進行告警時，服務器判斷第i個，第i+1個，
…
，第n個高度的結構形式同樣不合理，并不再對第i個，第i+1個，
…
，第n個高度的結構性部件進行進一步監測。
39.當監測出結構形式不安全的高度時，將高于該高度的結構形式同樣判定為不合格，在有效減少了無效監測的同時，進一步降低了試驗成本。
40.具體而言，當服務器判斷材料性能不足時，更換符合第i高度的材料類別進行監測扔無法滿足安全性，服務器針對結構形式進行告警。
41.當更換材料后依舊不合理的高度，服務器判定結構形式不合理，在有效提升了監
測結果準確性的同時，進一步降低了試驗成本。
42.請參閱圖3所示，其為本發明監測裝置的結構大樣圖，包括：監測架，用以承載待監測的結構性部件；錘擊器，其跨設在監測架上，用以對待監測部件進行錘擊；激光測量器，其設置在監測架上，用以測量錘擊時結構性部件的形變量。
43.監測架4上設置有監測架軌道3，監測架軌道3兩段有限位裝置，用以防止脫軌；當進行監測時，待監測結構性部件2放置在監測架4上，用以進行錘擊試驗；錘擊器1跨設在監測架上，其中錘擊發動機11上設置的輪子在監測架軌道3中，各錘擊發動機11由錘擊連桿12相連，用以在錘擊連桿12上設置錘擊配重13，當開始進行錘擊試驗時，錘擊發動機11帶動錘擊連桿12進行往復運動，此時錘擊配重13以預設頻率錘擊或按壓在待監測結構性部件2上。
44.利用設置監測架、錘擊器以及激光測量器的方式構成監測裝置，在有效降低了廢料率的同時，進一步降低了試驗成本。
45.具體而言，錘擊器包含：若干錘擊發動機，其設置在監測架上且能夠沿軌道移動，用以對錘擊器提供動力以帶動錘擊器在監測架上移動；各錘擊發動機均與服務器相連；錘擊連桿，其與各錘擊發動機相連，用以穩定各錘擊器，并使各錘擊發動機聯動；錘擊配重，其安置在錘擊連桿上，用以調整錘擊的力度；利用設置若干錘擊發動機、錘擊連桿以及錘擊配重的方式構成錘擊器，在有效提升了監測裝置的可修復性的同時，進一步降低了試驗成本。
46.請參閱圖4所示，其為本發明錘擊發動機的內部結構大樣圖。
47.錘擊發動機11的外殼內設置有電動機111，電動機111由皮帶帶動電動機從動輪112，用以帶動連接錘擊連桿調整孔113上連接的錘擊連桿，從而帶動錘擊配重進行轉動；當進行按壓試驗時，錘擊發動機輪114沿軌道移動，以對待監測結構性部件進行試驗。
48.具體而言，激光測量器設置在監測架側面，包含若干激光測量頭，各激光測量頭設置在不同高度上。
49.利用設置若干激光測量頭的方式測量結構性部件的形變量，在有效提升了測量可靠性的同時，進一步降低了試驗成本。
50.具體而言，安全監測裝置外還設有服務器，其分別與各錘擊發動機以及各激光測量頭相連，用以上傳測量數據，并根據服務器的判定對安全監測裝置進行適時調整。
51.通過將服務器與監測裝置的部件相連的方式，在有效提升了監測裝置可控性的同時，進一步降低了試驗成本。
52.至此，已經結合附圖所示的優選實施方式描述了本發明的技術方案，但是，本領域技術人員容易理解的是，本發明的保護范圍顯然不局限于這些具體實施方式。在不偏離本發明的原理的前提下，本領域技術人員可以對相關技術特征做出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術方案都將落入本發明的保護范圍之內。
53.以上所述僅為本發明的優選實施例，并不用于限制本發明；對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
