[发明专利]确定一建筑物地震破坏度的方法和仪器

说明书

本发明涉及确定一建筑物地震破坏度的方法和仪器。

通常，确定一建筑物地震破坏度所使用的方法为：(1)通过使建筑物振动而得到一建筑物自然频率的方法；(2)利用表格对一建筑物的抗震性能进行评价的方法；(3)通过结构计算来计算抗震指数的抗震诊断方法。

在方法(1)，即通过振动该建筑物得到建筑物的自然频率的方法中，用一个振动发生器或用一重物冲击使建筑物发生振动，然后在这种生成的振动的基础上得到该建筑物的自然频率。将这个自然频率与一参考值进行比较，以确定该建筑物的抗震性能。

在方法(2)，即用一个表格来评价一建筑物抗震性能的方法中，用一个包含预先确定的项目，如建筑物的地下条件、建筑物的建造年代以及结构技术指标的表来评价一个建筑物。在该评价实例得到的总分的基础上确定建筑物抗震性能。

在方法(3)，即通过结构计算来计算抗震指数的抗震诊断方法中，根据具体情况使用下述三种方法中的任何一个。在第一种方法中，根据墙和柱子的横截面面积计算每一层的最终强度。在第二种方法中，在假设梁和楼板均为刚性以及计算的单个柱和墙的弯曲和层的最终剪切强度的基础上得到每一层的弯曲强度，然后在该弯曲强度和最终剪切强度以及钢筋数量等的关系的基础上计算每层的刚。在第三种方法中，在考虑梁的强度和刚性时进行简单的框架非线性分析。

上述的确定一建筑物地震破坏度的方法包括下述问题。

在通过使一建筑物振动而得到该建筑物自然频率的方法中，需要一大型仪器使建筑物产生振动，而当安装仪器或冲击建筑物时，建筑物会被破坏。同时这种方法还需要一个参考自然频率作为比较的基础，如一个理论自然频率，一个从经验推导出的自然频率，或一个过去测量的自然频率。

在用表格来评价一建筑物的抗震性能的方法中，评价是粗糙的，易受评价者主观性的影响；不能定量得到建筑物的振动特征。

在通过结构计算来计算抗震指数的抗震诊断方法中，为了得到结构计算所用的数据而进行的调研以及输入得到的数据需要大量的时间和花费。另外，诊断要求高水平的结构计算知识，因而专家的参与是必不可少的。

本发明的目的是为了解决确定一建筑物的地震破坏度的普通方法中的上述问题，并提供一种仅仅用安装在建筑物上的振动传感器记录的振动，然后对取得的数据进行简单的计算来定量评价建筑物的地震破坏度的方法和仪器。

为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，一种确定一建筑物的地震破坏度的方法包括以下步骤：(a)将一振动传感器放在建筑物某一层的上表面和建筑物附近的地面，以记录振动；(b)在建筑物该层的上表面记录的振动与在建筑物附近地面记录振动间频谱比的基础上求出建筑物该层上表面的振动传导函数，因而得到建筑物该层上表面的主频率和振动放大系数；(c)在所得到的建筑物该层上表面主频率和振动放大系数以及建筑物该层高度的基础上得到由于该层变形而产生的建筑物该层的地震破坏指数；(d)将该地震破坏指数乘以一假设的地震加速度，即得到建筑物该层经受一次地震时的最大剪应变。

优选地，用在建筑物该层上表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量之间的频谱比的基础上得到的主频率和放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数。该地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地面地震加速度，即得到建筑物该层的剪应变。

较好地，用在建筑物该层上表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得到主频率以及在建筑物该层上表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的垂直分量间的频谱比的基础上得到的放大系数得到地震破坏指数。计算中考虑了基础面层地震运动的放大。地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地基地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。

根据本发明的第二方面，确定一建筑物地震破坏度的方法包括以下步骤：(a)将一振动传感器放在建筑物该层的上表面、下表面和建筑物附近的地面，以记录振动；(b)在建筑物该层上表面记录的振动与建筑物附近地面记录的振动间频谱比的基础上求出建筑物该层上表面的振动传导函数，从而得到建筑物该层的主频率和振动放大系数；(c)在建筑物该层下表面记录的振动与建筑物附近地面记录的振动间的频谱比的基础上求出建筑物该层下表面的振动传导函数，从而得到建筑物该层下表面的主频率和振动放大系数；(d)在得到的建筑物该层的上、下表面主频率和振动放大系数以及该层高度的基础上得到由于该层变形而产生的该建筑物层的地震破坏指数；(e)将该地震破坏指数乘以一假设的地震加速度即得到建筑物该层剪应变。