[发明专利]基于地震背景噪音有效监测高层建筑结构损伤的监测方法

权利要求书

1.一种基于地震背景噪音有效监测高层建筑结构损伤的监测方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)监测：采用三分量地震仪长时间连续性监测高层建筑地震波观测数据，记录垂直方向、南北方向及东西方向的地微动时间序列；

(2)数据分析：使用滑动时窗法对干扰数据进行预处理，获取可操作的原始数据；用HVSR法测定建筑的自振、谐振频率并观测选择放大作用；再对计算所得的HVSR谱进行互相关分析来系统性分析建筑楼层间的微动差相关性，并以此预测建筑的结构损伤。

2.根据权利要求1所述的一种基于地震背景噪音有效监测高层建筑结构损伤的监测方法，其特征在于：步骤(2)所述的滑动时窗法对干扰数据进行预处理是指三分量地震仪记录的垂直方向、南北方向及东西方向的地微动时间序列，这些初始的时间序列由于存在仪器响应、偶尔的能量爆发等因素的影响，不能直接进行分析，采用HVSR法数据对若干干扰的处理方法以如下方式进行数据预处理：①将地微动的三分量时间序列划分成1小时长的时间片段，片段间没有重叠；②除去时间片段的平均值线性趋势和每个片段中的仪器响应；③使用基于指定范围的反触发算法，STA时窗取1s及LTA时窗取30s，平均振幅比触发阈值取0.2STA/LTA2.5，以此对每个时间片段进行过滤，防止偶尔的能量爆发，并除去被标记的瞬态干扰信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于地震背景噪音有效监测高层建筑结构损伤的监测方法，其特征在于：所述的微动HVSR法是通过将各台站所储存的数据进行预处理后，得到台站所记录的多个时间窗口下的微动数据，对每个时间窗口的微动数据进行快速傅立叶变换，可以得到[V(t，f)，N(t，f)，E(t，f)]三个分量上的频谱；取带宽系数为40并使用Konno-Ohmachi方法对所得频谱进行平滑，用公式(1)计算HVSR值，并将每个台站所计算得到的HVSR值连成曲线并组合成HVSR结果图以供分析，由此可以快速估算作用物体振动共振频率并直观地表现其放大效应

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4.根据权利要求1所述的一种基于地震背景噪音有效监测高层建筑结构损伤的监测方法，其特征在于：步骤(2)所述的互相关分析用于处理由随机两个台站所组成的台站对的对应两个HVSR信号，使用的是Matlab程序所自带的corrcoef函数进行计算，其具体计算流程如下：

对两个随机变量A、B，如每个变量具有N个标量观测值，则Pearson相关系数的定义如下：

其中，cov(A，B)为随机变量A，B的协方差，σA为随机变量A的标准差，σB为随机变量B的标准差，cov(A，B)的计算参考公式(3)：

式中μ_A为随机变量A的均值，其计算参考公式(4)：

标准差σ_A的计算参考公式(5)：

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5.根据权利要求1所述的一种基于地震背景噪音有效监测高层建筑结构损伤的监测方法，其特征在于：所采用的气象数据针对0.3Hz-0.6Hz频段波主要在自然活动作用下产生的地微动波，通过调查测量时的气象资料，将极性参数的变化幅值与自然气象的一些相关参数建立联系，进而将极性参数的变化幅值与荷载、位移等建立联系以最终证明极性参数与层间位移角等结构重要参数的联系。