一种用于建筑表面微变形的测量方法与流程

1.本发明涉及建筑变形测量技术，特别涉及一种用于建筑表面微变形的测量方法。


背景技术：

2.建筑物的变形是指其在荷载作用下产生的形状或位置变化的现象。根据行业标准《建筑变形测量规范》(jgj 8-2016)的规定，建筑物的变形可分为沉降和位移两大类，其中，沉降是指竖向的变形，包括下沉和上升；而位移为除沉降外其他变形的统称，包括水平位移、倾斜、挠度、裂缝、收敛变形、风振变形和日照变形等。对建筑物受荷载作用而产生的变形进行测量具有重要意义，例如检测出建筑物发生微变形且具有变形增大的趋势后，通过迅速制定应急预案可避免难以估量的人员和财产损失，因此，一个有效且低成本的检测方案显得尤为重要。
3.现有技术，例如公开号为cn103884291a的中国专利公开了一种基于nurbs参数曲面的建筑物表面柔性变形监测方法，该监测方法是以三维激光扫描技术获取点云模型作为基础，先对点云数据进行nurbs曲面建模，然后对nurbs参数曲面进行参数反求，以获取变形前后建筑物点云模型的对应点，根据变形前后对应点的形变，快速准确地计算出建筑物各点的变形量。上述技术方案在单次测量时的确能够较快的判断出当前建筑物相对于变形前的变形量，但是对于建筑物表面的微小变形来说，在不同时间节点架设三维激光扫描设备来得出建筑物变形的趋向性结论，成本较高，实施起来难度较大。又如周校等人在《基于gb-sar的建筑物微变形测量研究》一文中介绍了基于地基合成孔径雷达干涉测量技术的微变形监测系统(ibis-l)的工作原理和关键技术，通过对建筑物的监测数据的分析和处理，得到了在雷达视线方向优于毫米级精度的形变结果，实验表明，ibis系统可以实现高分辨率、高精度、实时的建筑物变形监测。但是该项技术的专业要求较高，且实施起来的成本较高，在现阶段的普及应用存在一定的难度。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种用于建筑表面微变形的测量方法，该方法具有实时性强，成本低，可准确的判断出建筑表面是否存在变形的趋势。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
6.一种用于建筑表面微变形的测量方法，所述的测量方法包括在建筑物的同一水平高度处埋设间隔布置的压电传感器，位于同一水平高度的多个压电传感器形成一压电传感网络，多个压电传感器的信号传递至信号处理器，通过信号处理器分析处理数据，得出建筑表面的变形情况。
7.在进一步的技术方案中，所述压电传感网络沿建筑物的高度方向间隔布置有多组。
8.在进一步的技术方案中，每个压电传感网络对应布置在每层建筑物的中下部，优选为每层建筑物的底部。
9.在进一步的技术方案中，所述的信号处理器具体是通过分析建筑物在同一高度的不同位置处的压力失衡对于多个压电传感器的电流电压差值的影响，与预设的电信号警戒值进行数值比对，若数值超过预设的警戒值时，则触发相应方向上的警报装置，以得出建筑表面的变形情况。
10.在进一步的技术方案中，所述的压电传感器包括一碳纤维增强复合材料制作而成的保护盒，压电材料预固定在所述保护盒内，所述保护盒的内壁与压电材料之间均设有弹簧用于传递压力。
11.与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
12.本发明提供的建筑表面微变形的测量方法，通过在建筑物的同一水平高度设置多个间隔布置的压电传感器以形成一压电传感网络，可实时的监测出外界荷载对于建筑物的影响，并进一步通过该实时测量数据判断出具有时序特点的变形情况，以判断出外界荷载是否对建筑物造成实质影响，有效的解决了现有技术中单次测量对建筑物微变形的测量的准确性不足的问题。
13.进一步的，基于本发明提供的测量方案对建筑表面的微变形情况进行具有时序特点的判断，进而及时准确的判断出建筑表面的变形倾向，为应急预案的制定赢得时间，以避免对人员和财产损失造成损害；
14.再者，在本发明提供的方案中，通过压电传感网络的设置，可进一步提高对建筑表面不同方向变形情况的掌握，提高建筑表面微变形情况的判断精度。
15.本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
16.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
17.如前所述，本发明提供了一种用于建筑表面微变形的测量方法，所述的测量方法包括在建筑物的同一水平高度处埋设间隔布置的压电传感器，位于同一水平高度的多个压电传感器形成一压电传感网络，多个压电传感器的信号传递至信号处理器，通过信号处理器分析处理数据，得出建筑表面的变形情况。
18.在本发明提供的测量方法中，通过在建筑物的同一水平高度设置多个间隔布置的压电传感器以形成一压电传感网络，可实时的监测出外界荷载对于建筑物的影响，并进一步通过该实时测量数据判断出具有时序特点的变形情况，以判断出外界荷载是否对建筑物造成实质影响，有效的解决了现有技术中单次测量对建筑物微变形的测量的准确性不足的问题。
19.进一步的，基于本发明提供的测量方案对建筑表面的微变形情况进行具有时序特点的判断，进而及时准确的判断出建筑表面的变形倾向，为应急预案的制定赢得时间，以避免对人员和财产损失造成损害；
20.再者，在本发明提供的方案中，通过压电传感网络的设置，可进一步提高对建筑表面不同方向变形情况的掌握，提高建筑表面微变形情况的判断精度。
21.根据本发明提供的测量方法，本发明中，对于同一水平高度处埋设的压电传感器的间距不做特殊要求，可有效的监测出该建筑物的变形情况即可，相邻压电传感器的间距
越小，必然可以更高精度的测量出建筑表面的压力变化情况，进而更高精度的反馈出建筑表面的变形情况，但会导致方案实施成本的上升，随着相邻压电传感器间距的增大，建筑表面变形情况的监测精度会相应降低。在本发明的一个具体的实施方式中，相邻压电传感器的埋设间距为1m-3m。
22.根据本发明提供的测量方法，本发明中，为了提高对建筑物不同高度位置处变形情况的掌握，所述压电传感网络沿建筑物的高度方向间隔布置有多组，进一步而言，通过在不同高度设置压电传感网络，可进一步验证同一方向上建筑表面的变形情况，提高对变形情况的判断精度。
23.进一步的，在本发明提供的测量方法中，每个压电传感网络对应布置在每层建筑物的中下部。通过将压电传感器设置在每层建筑物的中下部，可有效的测量出该层建筑物在荷载作用下的压力变化，特别优选地，每个压电传感网络对应布置在每层建筑物的底部。如此也方便施工，以及同一水平高度的确认。
24.根据本发明提供的测量方法，本发明中，所述的信号处理器具体是通过分析建筑物在同一高度的不同位置处的压力失衡对于多个压电传感器的电流电压差值的影响，与预设的电信号警戒值进行数值比对，若数值超过预设的警戒值时，则触发相应方向上的警报装置，以得出建筑表面的变形情况。
25.本发明中，压电传感器的作用在于将建筑物的表面形变信号通过压力的形式作用于压电传感器，进而产生电信号的变化，即将对力学量的测量转换为对电学量的测量，以反馈出建筑物的压力失衡现象。在本发明的一个具体的实施方式中，所述的压电传感器包括一碳纤维增强复合材料制作而成的保护盒，压电材料预固定在所述保护盒内，所述保护盒的内壁与压电材料之间均设有弹簧用于传递压力。通过该碳纤维增强复合材料制成的保护盒对压电材料进行防护，避免其嵌入到建筑物墙体中受到物理损坏。
26.根据本发明提供的测量方法，本发明中，所述的压电材料可选择本领域人员所熟知的具有正压电效应的压电材料，例如，所述的压电材料具体可选择为聚偏氟乙烯。
27.基于本发明提供的测量方法对建筑表面的变形进行监测，具有极强的实时性，并有效的反馈出具有倾向性的变形现象，对于建筑物的安全提供了较好的保障。
28.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。