专利名称：测量高层建筑飘移位移的方法
技术领域：
本发明涉及测量建筑物飘移位移领域，尤其涉及一种测量高层建筑飘移位移的方法。
背景技术：
随着经济的发展，高层、超高层建筑越来越多，尤其像金茂大厦这样的超高层建筑，不仅有很详细的理论设计参数，而且还有遭受地震和台风时大厦理论振动参数值。对这样的大厦进行实际振动的观测并进行适当的计算，不仅可检验实际观测结果与理论设计的偏差，而且还可检测大厦自身结构的性能，由此可对国内超高层建筑设计有指导、参考价值，有利于以后同类结构的设计。
上述工作的开展在对灾害预测、定量估计也有重要意义，它能使政府部门预先了解什么样的地震或风力对某些类型的构筑物影响的程度，可避勉不必要的惊慌，有利于正确决策。还有，什么风力的台风对像金茂大厦这样的构筑物可能造成损害，等等。另外，有了一定数量的高层建筑的数据累积，可以对于在以后建筑高层建筑的过程中具有极好的参考价值，能够辅助设计师在设计高层建筑时考虑在什么位置受多大风力的时候多高的位置会产生什么样的位移，从而分析建筑物受力，得出正确的数据从而对于建筑物的选材设置起到极佳的参考作用。
在现有技术中，对物体随机振动位移的测量主要用振动位移测量仪测量，也有的是用速度仪或加速度仪测量其速度或加速度，再通过一次积分或两次积分获得其振动位移的。但一般的振动测量仪测量的位移都是在随机振动为小振幅或较小振幅的前提下，而高层建筑由于其高度极大，其高层位置的飘移也较大，而现有的测量方法及设备，对于测量振幅为米量级的振动，适合测量的仪器不多，且测量精度及频带受到限制。另外，由于高层建筑在受力飘移的过程中，其不同高度上的位移并非线性变化，所以对于不同高度的测量采用在一个观测点进行测量然后计算其它位置的位移的方法不够科学。
发明内容
本发明解决的技术问题是解决现有技术的不足，提供一种可以测量高层建筑飘移位移的方法。
为解决上述问题，本发明提供一种测量高层建筑飘移位移的方法，其在高层建筑的一定高度的观测点上设置倾斜仪以测量在观测点位置上高层建筑的倾角。
本发明还具有以下技术特征在高层建筑物上设置多个观测点，在观测点高度垂直于竖直方向的平面上的测向上设置倾斜仪，另外，可在观测点高度垂直于竖直方向的平面上的两个相互垂直的测向上设置倾斜仪，倾斜仪将测得的模拟信号传送至数据采集仪，然后将数据采集仪采集到的数据传输至数据转换器，通过数据转换器将模拟信号转换为数字信号，并用GPS统一授时。
通过上述方法，可以通过高层建筑在一定高度上的倾斜角度，然后结合观测点所处的高度，计算出观测点所处位置相对于建筑物地基的飘移位移。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步描述。
图1为本发明一种测量高层建筑飘移位移的方法的一个实施例的测量系统的原理示意图。
图2是本发明一种测量高层建筑飘移位移的方法的一个实施例的测量系统中的倾斜仪结构示意图。
图3为高层建筑在大风作用下飘移位移的示意图。
具体实施例方式
请参阅图1所示，本发明测量高层建筑飘移位移的方法所使用的系统包括多个倾斜仪1，该倾斜仪1设置于高层建筑的多个观测点上，该倾斜仪1可以用以测量各观测点处的倾角，该倾斜仪1与一数据采集仪2相连，从而将模拟电压传输至数据采集仪2，数据采集仪2进一步与一数据转换器3相连，其可以将模拟电压信号转换为数字信号，并用GPS统一授时，从而方便将数字信号传输至数据中心4中进行分析及处理。
请参阅图2所示，其为本发明测量高层建筑飘移位移的方法中的倾斜仪1，包括底座19，在底座19的两端部具有调平角螺旋18，通过该调平角螺旋18可以调节倾斜仪10的平衡。自底座19向上延伸一摆系支架13，摆系支架13上具有吊丝14，吊丝14下方悬挂一摆锤15，在摆锤15的下方连接有一电容动片16，在电容动片16的两侧设置有两个电容定片17，上述电容定片17与摆系支架13固定连接，且该电容定片17与一前置放大器11电连接，前置放大器11还与两电容动片16电连接。在上述底座19的外围具有外壳12。
请参阅图3所示，其为高层建筑在大风作用下飘移位移的示意图，在建筑的多个层次设置观测点，由于该大厦漂移位移不是随高度线性增大的，而是越到高处漂移位移越大，基于这一点，观测点上半部分布置密一些，下半部分疏一些，即观测点随高度不是等间隔的。布设层位各设置两个倾斜传感器，分别观测x方向和与之相垂直的y方向的倾角，设传感器两两之间的高度差为H(i)，漂移位移在两个方向上分别为Dx(i)、Dy(i)，相应倾角为θx(i)、θy(i)，i代表第i观测层，则Dx(1)＝h(1)tanθx(1)；Dx(2)＝Dx(1)+H(2)tanθx(2)；Dx(3)＝Dx(2)+H(3)tanθx(3)；……即通式为Dx(i)＝Dx(i-1)+H(i)tanθx(i)，其中
i＝1，2，3，…，n；Dx(0)＝0。
同理Dy(i)＝Dy(i-1)+H(i)tanθy(i)，其中i＝1，2，3，…，n；Dy(0)＝0。
在进行实际测量时，首先通过调节调平角螺旋18进行调节，使得底座19处于水平位置，因此与其固定连接的摆系支架13也处于水平位置，在摆系支架13上系有吊线14，且吊丝14下悬挂摆锤15，倾斜仪1根据摆锤15与吊丝14恒指地心的原理，当物体倾斜时，由于电容动片16与电容定片17之间的相互作用，差动电容将随之变化，其变化量通过前置放大器11转换为模拟电压而检测出来，且与倾斜角度线性相关。在上述模拟电压经数据采集仪2采集后，再经过信号转换器3转换为数字信号。
将上述数字信号传输至数据中心4进行处理，可以方便得到在各个观测点的飘移位移数据。
由于采用以上方法，对于高层建筑采用倾斜仪测量倾角从而计算得出该观测点飘移位移的做法，所以不会因为高层建筑的飘移位移为米量级，超过测量范围而导致测量数据不可靠，甚至无法测量的问题。另外，在多个观测点进行测量，也不会因为高层建筑的飘移位移的非线性而产生的测量数据不可靠的问题。
综合上述，本发明完成了发明的发明目的，采用本发明的测量高层建筑飘移位移的方法，可以完成高层建筑的大范围飘移位移的精确测量。
权利要求
1.一种测量高层建筑飘移位移的方法，其特征在于在高层建筑的一定高度的观测点上设置倾斜仪以测量在观测点位置上高层建筑的倾角。
2.如权利要求1所述的测量高层建筑飘移位置的方法，其特征在于在高层建筑物上设置多个观测点。
3.如权利要求1所述的测量高层建筑飘移位移的方法，其特征在于在观测点高度垂直于竖直方向的平面上的测向上设置倾斜仪。
4.如权利要求3所述的测量高层建筑飘移位移的方法，其特征在于在观测点高度垂直于竖直方向的平面上的两个测向上设置倾斜仪。
5.如权利要求4所述的测量高层建筑飘移位移的方法，其特征在于所述两个测向互相垂直。
6.如权利要求1所述的测量高层建筑飘移位移的方法，其特征在于倾斜仪将测得的模拟电压传送至数据采集仪，然后将数据采集仪采集到的数据传输至信号转换器，由信号转换器转换成数据信号，并用GPS统一授时。
全文摘要
本发明有关一种测量高层建筑飘移位移的方法，通过在高层建筑的一定高度的观测点上设置倾斜仪以测量在观测点位置上高层建筑的倾角，而根据所设置的多个观测点上的高度差及上述倾角，可以精确计算出观测点的飘移位移，解决了现有技术中对于高层建筑米量级飘移位移没有手段进行精确测量的问题。
文档编号G01M7/02GK101050954SQ20061002540
公开日2007年10月10日 申请日期2006年4月3日 优先权日2006年4月3日
发明者朱元清, 徐永林, 火恩杰 申请人:上海市地震局