[实用新型]一种高层建筑地震监测预警装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及地震观测技术，尤其涉及一种高层建筑地震监测预警装置。 

背景技术

城市建设正处于高速发展阶段，高层建筑也越来越密集。高层建筑设计不仅需要较大的承载能力，而且需要较大的刚度，使水平荷载产生的侧向变形限制在一定的范围之内。过大的侧向变形会使填充墙或建筑装修出现裂缝或损坏，也会使电梯轨道变形。在地震、大风等自然力作用下，非结构性的损坏会使修复费用很高，且填充墙等倒塌也会威胁人的生命及设备安全。过大的侧向变形会使主体结构出现裂缝，甚至损坏。限制侧向变形也就是限制结构的裂缝宽度及破坏程度。过大的侧向变形会使结构产生附加内力，甚至引起倒塌。因此，对地震、大风作用下产生的侧向变形也要加以限制。 

由于震中距的不同及建筑物刚度的差异，使震害明显不同。处在大地震、远震中距的柔性建筑物要比中小震级、近震中距的震害严重。鉴于高层建筑特点，导致其柔性相对较差，也就是对震动的缓冲能力出现下降，远震对高层建筑的危害远远大于近震。顶层的峰值加速度值较地面峰值加速度值高，能够达到地面峰值加速度值的三倍以上，以至更高。因而，建筑的性能以及可能的损害必须在这样的设计水平进行评估。这种效应在松软沉积带比露出地面岩床要严重。因此远震、大震对高层建筑的影响绝不可忽视。 

《湖北省地震监测管理实施办法》第六条明确规定，高度超过160米的高层建筑应当设置专用强震动监测设施。 

目前，全国多个大楼已安装地震监测系统，但仅作数据采集，不参与建筑体控制。 

发明内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种高层建筑地震监测及预警装置。 

高层建筑地震监测及预警系统不仅对地震进行监测进行数据采集，同时对大楼的震动反应谱进行分析，并进行震害评估及地震预警。 

高层建筑强震监测是通过对强震信号的监测和实时采集，分析地震对结构安全的影响，验证抗震设计的合理性和已有高层建筑抗震理论及科研成果的可靠性。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

一、高层建筑地震监测及预警装置（简称装置） 

本装置由依次连接的传感及记录单元组、工业控制计算机和报警箱组成，系统分析与控制软件植入在工业控制计算机内； 

所述的传感及记录单元组包括第1传感及记录单元、第2传感及记录单元、第3传感及记录单元、第4传感及记录单元和第5传感及记录单元； 

所述的第1传感及记录单元由前后连接的1号三轴向加速度传感器和1号数据采集和记录单元组成。 

在高层建筑的基础底板上布设第1、2、3传感及记录单元，主要用于地震监测； 

在高层建筑的中间层和顶层上分别布设第4、5传感及记录单元，用于记录高层建筑的震动信息；5个传感及记录单元的供电和信号通过预留孔连接到工控计算机上； 

传感及记录单元组安装在高层建筑中，对高层建筑的震动进行实时监测，并将采集到的数据实时传送到工业控制计算机中，通过系统分析与控制软件对数据进行分析，当检测到符合报警规则的信号时，则触发报警箱，由报警箱发出报警。 

二、高层建筑地震监测预警方法（简称方法） 

本方法包括下列步骤： 

①通过三轴向加速度传感器、数据采集和记录单元对震动信号进行采集和存储； 

②通过网络将采集的数据发送到工业控制计算机； 

③通过工业控制计算机对数据进行分析； 

④分析发现地震对高楼产生影响达到警戒值时，则发出报警信号； 

⑤对高楼的破坏程度进行评估。 

本实用新型具有下列优点和积极效果： 

1、本实用新型不仅对震动信号进行采集，而且可以根据震害防御规定设定报警阈值，在数据积累楼层反应谱分析的基础上实现了地震时对高层建筑不同层高的报警功能； 

2、本实用新型不仅对地震进行报警，同时还能对大风等自然灾害引起的大楼震动进行楼层报警； 

3、本实用新型将测点的反应谱与高层建筑的楼层设计谱进行分析比较，当地震、大风等自然灾害发生后，能迅速的对高层建筑的损害进行评估。 

4、本实用新型对高层建筑的结构设计和地震、大风等次生灾害的降低具有重要的意义。 

附图说明

图1是高层建筑地震监测预警装置的安装示意图； 

图2是高层建筑地震监测预警装置结构方框图； 

图1、2中： 

D—地面； 

L—高层建筑； 

F1—基础底板； 

F2—中间层； 

F3—顶层；