確定一建筑物地震破壞度的方法和儀器技術(shù)

為確定建筑物的地震破壞度，一振動傳感器放在建筑物某層的上表面和建筑物附近的地面，記錄振動。一地震破壞數(shù)據(jù)處理器在建筑物層上表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動間頻譜比的基礎(chǔ)上設(shè)定建筑物該層上表面的振動傳導函數(shù)，得到建筑物該層上表面的振動主頻率和放大系數(shù)。結(jié)合建筑物該層高度得到該層變形產(chǎn)生的地震破壞指數(shù)。地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的地震加速度即得到建筑物該層經(jīng)受一次地震時的最大剪應變。（*該技術(shù)在2016年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及確定一建筑物地震破壞度的方法和儀器。通常，確定一建筑物地震破壞度所使用的方法為(1)通過使建筑物振動而得到一建筑物自然頻率的方法；(2)利用表格對一建筑物的抗震性能進行評價的方法；(3)通過結(jié)構(gòu)計算來計算抗震指數(shù)的抗震診斷方法。在方法(1)，即通過振動該建筑物得到建筑物的自然頻率的方法中，用一個振動發(fā)生器或用一重物沖擊使建筑物發(fā)生振動，然后在這種生成的振動的基礎(chǔ)上得到該建筑物的自然頻率。將這個自然頻率與一參考值進行比較，以確定該建筑物的抗震性能。在方法(2)，即用一個表格來評價一建筑物抗震性能的方法中，用一個包含預先確定的項目，如建筑物的地下條件、建筑物的建造年代以及結(jié)構(gòu)技術(shù)指標的表來評價一個建筑物。在該評價實例得到的總分的基礎(chǔ)上確定建筑物抗震性能。在方法(3)，即通過結(jié)構(gòu)計算來計算抗震指數(shù)的抗震診斷方法中，根據(jù)具體情況使用下述三種方法中的任何一個。在第一種方法中，根據(jù)墻和柱子的橫截面面積計算每一層的最終強度。在第二種方法中，在假設(shè)梁和樓板均為剛性以及計算的單個柱和墻的彎曲和層的最終剪切強度的基礎(chǔ)上得到每一層的彎曲強度，然后在該彎曲強度和最終剪切強度以及鋼筋數(shù)量等的關(guān)系的基礎(chǔ)上計算每層的剛。在第三種方法中，在考慮梁的強度和剛性時進行簡單的框架非線性分析。上述的確定一建筑物地震破壞度的方法包括下述問題。在通過使一建筑物振動而得到該建筑物自然頻率的方法中，需要一大型儀器使建筑物產(chǎn)生振動，而當安裝儀器或沖擊建筑物時，建筑物會被破壞。同時這種方法還需要一個參考自然頻率作為比較的基礎(chǔ)，如一個理論自然頻率，一個從經(jīng)驗推導出的自然頻率，或一個過去測量的自然頻率。在用表格來評價一建筑物的抗震性能的方法中，評價是粗糙的，易受評價者主觀性的影響；不能定量得到建筑物的振動特征。在通過結(jié)構(gòu)計算來計算抗震指數(shù)的抗震診斷方法中，為了得到結(jié)構(gòu)計算所用的數(shù)據(jù)而進行的調(diào)研以及輸入得到的數(shù)據(jù)需要大量的時間和花費。另外，診斷要求高水平的結(jié)構(gòu)計算知識，因而專家的參與是必不可少的。本專利技術(shù)的目的是為了解決確定一建筑物的地震破壞度的普通方法中的上述問題，并提供一種僅僅用安裝在建筑物上的振動傳感器記錄的振動，然后對取得的數(shù)據(jù)進行簡單的計算來定量評價建筑物的地震破壞度的方法和儀器。為了達到上述目的，根據(jù)本專利技術(shù)的第一方面，一種確定一建筑物的地震破壞度的方法包括以下步驟(a)將一振動傳感器放在建筑物某一層的上表面和建筑物附近的地面，以記錄振動；(b)在建筑物該層的上表面記錄的振動與在建筑物附近地面記錄振動間頻譜比的基礎(chǔ)上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數(shù)，因而得到建筑物該層上表面的主頻率和振動放大系數(shù)；(c)在所得到的建筑物該層上表面主頻率和振動放大系數(shù)以及建筑物該層高度的基礎(chǔ)上得到由于該層變形而產(chǎn)生的建筑物該層的地震破壞指數(shù)；(d)將該地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的地震加速度，即得到建筑物該層經(jīng)受一次地震時的最大剪應變。優(yōu)選地，用在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量之間的頻譜比的基礎(chǔ)上得到的主頻率和放大系數(shù)得到建筑物該層的地震破壞指數(shù)。該地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的經(jīng)受一次地震時的最大地面地震加速度，即得到建筑物該層的剪應變。較好地，用在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎(chǔ)上得到主頻率以及在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間的頻譜比的基礎(chǔ)上得到的放大系數(shù)得到地震破壞指數(shù)。計算中考慮了基礎(chǔ)面層地震運動的放大。地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的經(jīng)受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。根據(jù)本專利技術(shù)的第二方面，確定一建筑物地震破壞度的方法包括以下步驟(a)將一振動傳感器放在建筑物該層的上表面、下表面和建筑物附近的地面，以記錄振動；(b)在建筑物該層上表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動間頻譜比的基礎(chǔ)上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數(shù)，從而得到建筑物該層的主頻率和振動放大系數(shù)；(c)在建筑物該層下表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動間的頻譜比的基礎(chǔ)上求出建筑物該層下表面的振動傳導函數(shù)，從而得到建筑物該層下表面的主頻率和振動放大系數(shù)；(d)在得到的建筑物該層的上、下表面主頻率和振動放大系數(shù)以及該層高度的基礎(chǔ)上得到由于該層變形而產(chǎn)生的該建筑物層的地震破壞指數(shù)；(e)將該地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的地震加速度即得到建筑物該層剪應變。較好地，用在建筑物該層的上、下表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎(chǔ)上得到的主頻率和振動放大系數(shù)得出建筑物該層的地震破壞指數(shù)。該地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的經(jīng)受一次地震時的地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。較好地，用在建筑物該層的上、下表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄的振動水平分量間的頻譜比的基礎(chǔ)上得到的主頻率、以及在建筑物該層的上、下表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄的振動垂直分量間頻譜比的基礎(chǔ)上得到的放大系數(shù)得到建筑物該層的地震破壞指數(shù)。計算中考慮了基礎(chǔ)表面層地震運動的放大。地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的經(jīng)受一次地震時的最大地基地震加速度即得到該建筑物層的剪應變。該振動最好為微震。根據(jù)本專利技術(shù)的第三方面，確定一建筑物的地震破壞度的儀器包括(a)一記錄振動的第一振動傳感器，放在一建筑物某一層的上表面；(b)一記錄振動的第二振動傳感器，放在建筑物附近的地面；(c)一地震破壞數(shù)據(jù)處理器，與振動傳感器連接，在記錄振動的基礎(chǔ)上確定該建筑物的地震破壞度。地震破壞數(shù)據(jù)處理器進行處理以在第一和第二振動傳感器記錄振動之間的頻譜比的基礎(chǔ)上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數(shù)，從而得到建筑物該層上表面的主頻率和振動放大系數(shù)；在得到的建筑物該層主頻率和放大系數(shù)以及建筑物該層高度的基礎(chǔ)上得到該層變形產(chǎn)生的建筑物該層的地震破壞指數(shù)；將此地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的地震加速度即得到建筑物該層經(jīng)受一次地震時的最大剪應變。較好地，地震破壞數(shù)據(jù)處理器適于執(zhí)行如下過程。用在建筑物該層的上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間頻譜比的基礎(chǔ)上得到的主頻率和放大系數(shù)得到建筑物該層的地震破壞指數(shù)。該地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的經(jīng)受一次地震時的地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應力。建議地震破壞數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行如下過程。用在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄振動的水平分量間頻譜比的基礎(chǔ)上得到的主頻率以及在建筑物該層的上表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間頻譜比的基礎(chǔ)上得到的放大系數(shù)得到建筑物該層的地震破壞指數(shù)。計算中考慮了表面層地震運動的放大。地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的經(jīng)受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應力。根據(jù)本專利技術(shù)的第四方面，本專利技術(shù)確定一建筑物地震破壞度的儀器包括(a)一記錄振動的第一振動傳感器，放在建筑物一層的上表面，(b)一記錄振動的第二振動傳感器，放在建筑物該層的下表面，(c)一記錄振動的第三振動傳感器，放在建筑物附近的地面，(d)一地震破壞數(shù)據(jù)處理器，與振動處理器連接，并在記錄振動的基礎(chǔ)上確定建筑物的地震破壞度。地震破壞數(shù)據(jù)處理器進行處理；在第一和第三振動傳感器記錄的振動間的頻譜比的基礎(chǔ)上求出建筑物該層上表本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
確定一建筑物地震破壞度的方法包括以下步驟： （ａ）將一振動傳感器放在建筑物某層的上、下表面和建筑物附近的地面，以記錄振動。 （ｂ）在建筑物該層上表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動之間頻譜比的基礎(chǔ)上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數(shù)，因而得到建筑物該層上表面的振動主頻率和放大系數(shù)。 （ｃ）在建筑物該層的下表面與建筑物附近地面記錄振動間頻譜比的基礎(chǔ)上求出建筑物該層下表面的振動傳導函數(shù)，從而得到該層下表面的主頻率和振動放大系數(shù)。 （ｄ）在得到建筑物該層上、下表面主頻率和放大系數(shù)以及建筑物該層高度的基礎(chǔ)上得到建筑物該層的地震破壞指數(shù)。 （ｅ）將該地震破壞指數(shù)乘以一假設(shè)的地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。

【技術(shù)特征摘要】
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：中村豐，上半文昭，西永雅行，
申請(專利權(quán))人：財團法人鐵道總合技術(shù)研究所，株式會社系統(tǒng)及資料研究，
類型：發(fā)明
國別省市：JP[日本]