建筑空间结构相对位移变形动态监测装置的制作方法

1.本实用新型属于建筑测量施工技术监测领域，特别是涉及一种建筑空间结构相对位移变形动态监测装置。


背景技术：

2.目前，建筑物健康监测仪器仪表主要以传统的监测单元模块方式进行临时或长期检测，此种方式通常采用重力垂直原理以所要监测的建筑物为做落点进行此建筑整体倾斜测量或运用光学原理以及其它静止建筑物为做落点对在建建筑物进行长距离监测。对于采用重力垂直原理的监测单元通常只适用于建筑整体倾斜角度变形方面的测量，对于建筑内部相对结构无法进行监测。而采用光学原理对建筑结构整体或局部进行位移变形的监测单元使用条件较为苛刻，首先受环境变化因素制约较为严重，致使在监测测量过程中容易出现错误，误导监控人员有效实施解决方案，特别是在阴暗潮湿的环境中，监测单元光束接收端极易受潮损坏，并且光束发射单元也会因水雾等因素无法进行准确测量。
3.此外，采用人工测量，通常对于无法使用精密仪器实施测量的建筑结构部分会采用人工跟踪方式进行监测，此种方法较为笨拙，监测误差偏高，精确度严重不足，增加用工成本。同时无法及时有效的对建筑部位变形进行监测，很难达到提前预控结果。因此人工测量基本上都是在建筑物已发生严重受损后才被动作出反应。这就导致了建筑物后期使用功能下降，不利于整体质量控制。
4.以某建筑项目为例，此项目由地下车库1层及地上8层共22栋单体住宅组成，总建筑面积约23万平方米；地库分别与每栋单体楼座相连，致使箱型地库内部空间面积较大，并且此项目地理位置处于低洼区，绝对标高较低，水平面相对较高。所以此项目在无人工降水措施后因水位上升对整体地库的抗浮能力造成严重挑战；特别是在地库周边回填土完成后撤去降水措施时，由于无法及时有效将整体地库顶板在短时间内进行及时覆土加载，所以此时极易因水位上升造成地库底板上浮起拱变形开裂；同时也会因为底板起拱变形导致结构柱底部偏移，使结构柱瞬间因为脆性破坏发生柱身45
°
角斜向断裂等连锁破坏反应，一旦发生此等质量问题，便是极为严重的质量事故。由于监测部位为在建项目地库底板，故内部水分较多，整体呈现阴暗潮湿环境，并且底板上表面局部存在积水现象，常规监测仪器及单元无法有效安装、监控，并且要设点监控部位非常多，导致成本增加明显。


技术实现要素：

5.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种安装灵活方便、操作简单、可有效保证实时监控准确性、避免出现测量方面较大偏差，且适用长期处于因被动环境因素造成的建筑结构微型变化的建筑空间结构相对位移变形动态监测装置。
6.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
7.一种建筑空间结构相对位移变形动态监测装置，其特征在于：包括顶部固定杆、测量单元固定杆、测量单元、底端固定杆和测量单元固定杆延长件，所述顶部固定杆轴向上制
有多个固定拉杆调节螺孔，所述测量单元固定杆轴向上开有滑槽，所述顶部固定杆插装在测量单元固定杆内，并与穿入测量单元固定杆滑槽内的一组固定拉杆固接，所述测量单元固定杆上设有测量单元安装板，所述测量单元安装板上装有测量单元，所述一组固定拉杆分别设置在测量单元的上方和下方，在固定拉杆上设有相向的无弹软绳，所述测量单元上端面和下端面分别固装牵引端，所述测量单元上方固定拉杆上的无弹软绳与测量单元上端面的牵引端连接，所述测量单元下方固定拉杆上的无弹软绳与测量单元下端面的牵引端连接，所述测量单元固定杆另一端插装在底端固定杆内，所述测量单元包括壳体、显示屏、控制面板、螺旋弹簧、电阻传感器、数据转换器和微处理器，在壳体正面装有显示屏和控制面板，所述壳体内设有螺旋弹簧、电阻传感器、数据转换器、微处理器和无线网络电子芯片，所述螺旋弹簧分别与测量单元上端面、下端面的牵引端和电阻传感器连接，所述电阻传感器、数据转换器和微处理器与电源连接，在壳体内一侧面配置有物联网模块和蓝牙模块。
8.本实用新型还可以采用如下技术方案：
9.优选的，所述顶部固定杆顶部固接有用于与监测部位固定的顶板，所述顶部固定杆的轴向上的固定拉杆调节螺孔至少为30个。
10.优选的，所述测量单元固定杆的下端制有内螺纹，所述测量单元固定杆延长件的上端制有外螺纹，下端制有内螺纹。
11.优选的，所述底端固定杆上装有用于紧固测量单元固定杆的固定顶丝，在底端固定杆底部固定有底板。
12.优选的，所述测量单元的壳体外一侧上装有电源接口，另一侧上设有电池安装槽。
13.本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型采用上述技术方案，即采用机械结构与电控监测相结合的监控方式，通过牵引端所受拉力产生的变形进行机械测量，然后再通过螺旋弹簧与电阻传感器机械连接可将螺旋弹簧变形程度转化为电阻信号，将电阻传感器与微处理器电接，再由微处理器与转换器、显示屏连接，可将电阻信号通过微处理器转化为电信号，并由转换器将其电信号转化为数字映射到显示屏，同时将无线网络电子芯片与物联网模块、蓝牙模块及转换器电性连接，可以及时将所测数据通过b/s系统上传至外界区域测量中心电脑及移动app终端供检测人员随时查看并提取数据。
14.本动态监测装置可用于在建工程因部分结构受力不均匀而导致的结构构件之间发生相对变形的测量，特别适用于所测长度在2米至8米范围内的微变形情况，具备精度高，方便快捷等优势。通过手机与测量单元蓝牙连接可将相应的客户端app下载至手机，从而实现实时监控，对所测物体实现动态监管，提高工作效率，减少用工成本。
15.此外还可有效避免因水汽过重等外在环境对某些利用光学原理进行测量仪器的影响，同时由于自身材质及生产工艺不会因外界环境变化而出现测量方面的过大偏差，有效保证了实时监控的准确性，适用于长期处于阴暗潮湿环境中的空间结构方面的测量；操作简单、安装方便，具备极高的灵活性，通过物联网移动app在手机及电脑上便可随时查看监测部位或监测点等实时发生的变化情况。
附图说明
16.图1是本实用新型的整体结构主视图；
17.图2是图1的左视图；
18.图3是图1的右视图；
19.图4是本实用新型顶部固定杆结构示意图；
20.图5是本实用新型顶部测量单元固定杆结构示意图；
21.图6是本实用新型底端固定杆结构示意图；
22.图7是本实用新型测量单元固定杆延长件结构示意图；
23.图8是本实用新型测量单元结构示意图；
24.图9是图8的右视图；
25.图10是本实用新型测量单元内部结构示意图。
26.图中：1、顶部固定杆；1-1、固定拉杆调节螺孔；1-2、顶板；2、测量单元固定杆；2-1、滑槽；2-2、测量单元安装板；3、测量单元固定杆延长件；4、底端固定杆；4-1、底板；4-2、固定顶丝；5、固定拉杆；6、无弹软绳；7、膨胀丝；8、测量单元；8-1、壳体；8-2、螺旋弹簧；8-3、显示屏；8-4、控制面板；8-5、电源接口；8-6、电池安装槽；8-7、电阻传感器；8-8、数据转换器；8-9、微处理器；8-10、无线网络电子芯片；9、牵引端；10、物联网模块；11、蓝牙模块。
具体实施方式
27.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.请参阅图1-图10，
29.建筑空间结构相对位移变形动态监测装置，包括顶部固定杆1、测量单元固定杆2、测量单元8、底端固定杆4、固定拉杆5和测量单元固定杆延长件3。所述顶部固定杆轴向上至少制有30个固定拉杆调节螺孔1-1，在顶部固定杆的顶部设有顶板1-2，顶板上四角边缘25mm处分别开有孔径为14mm的圆孔，以备螺栓通过圆孔使测量单元安装固定牢靠，以备固定监测装置使用。所述测量单元固定杆2的轴向上开有滑槽2-1，所述滑槽的宽度为20mm，长度为1000mm，测量单元固定杆的下端制有便于连接的内螺纹。所述顶部固定杆1插装在测量单元固定杆2内，并与穿入测量单元固定杆滑槽2-1内的一组固定拉杆5固接。所述测量单元固定杆2上设有测量单元安装板2-2，在测量单元安装板上装有测量单元8。
30.所述固定拉杆5的长度为300mm，直径为15mm的不锈钢棍，并在每根固定拉杆一端制有12mm的螺纹，以便与顶端固定杆的固定拉杆调节螺孔1-1连接。
31.所述一组固定拉杆5分别设置在测量单元8的上方和下方，在固定拉杆上设有相向的无弹软绳6，所述测量单元上端面和下端面分别固装牵引端9，所述测量单元上方固定拉杆上的无弹软绳6与测量单元上端面的牵引端9连接，所述测量单元下方固定拉杆上的无弹软绳6与测量单元下端面的牵引端9连接。
32.所述测量单元固定杆延长件3的上端制有外螺纹，下端制有内螺纹。
33.所述底端固定杆4上装有用于紧固测量单元固定杆的固定顶丝4-2，所述底端固定杆采用圆形不锈钢管制作，其长度为1200mm、内径为40mm、管壁厚度为3mm。在底端固定杆底部固定有底板4-1，所述底端固定杆与底板4-1居中垂直焊接，所述底板4-1为一块240mm*240mm*3mm的方形不锈钢板制作，底板上四角边缘25mm处分别开有孔径为14mm的圆孔，以备螺栓通过圆孔使测量单元安装固定牢靠，以备固定监测装置使用。
34.所述测量单元固定杆的下端插装在底端固定杆4内，并通过固定顶丝4-2与底端固定杆4固定。
35.所述测量单元8包括abs材质制作的壳体8-1、显示屏8-3、控制面板8-4、螺旋弹簧8-2、电阻传感器8-7、数据转换器8-8、微处理器8-9和无线网络电子芯片8-10，所述壳体主要是承载、收纳整理和保护内部各种电子元器件的作用，在壳体正面装有显示屏和控制面板，其中显示屏可以直观查看数据；控制面板由数字“ ”、数字
“”
、开关、设置及显示灯等按键组成，可以对其内部数据及初步设置进行综合调设。
36.所述壳体内设有螺旋弹簧8-2、电阻传感器8-7、数据转换器8-8、微处理器8-9和无线网络电子芯片8-10，所述螺旋弹簧分别与测量单元上端面、下端面的牵引端9和电阻传感器8-7连接，所述电阻传感器、数据转换器和微处理器与电源连接。通过电阻传感器、数据转换器、微处理器、无线网络电子芯片等分别于电源有效连接，保证其可以各自独立运行。其中通过螺旋弹簧与电阻传感器机械连接可以将弹簧变形程度转化为电阻信号，然后将电阻传感器与微处理器电接，再由微处理器与数据转换器、显示屏连接，可以将电阻信号通过微处理器转化为电信号，再由数据转换器将其电信号转化为数字映射到显示屏，同时将无线网络电子芯片与物联网模块10、蓝牙模块11及数据转换器电连接，可以及时将所测数据通过b/s系统上传至外界区域测量中心电脑及移动app终端供检测人员随时查看并提取数据。
37.通过壳体一侧面配置的物联网模块和蓝牙模块可使其能够随时与外部接收设备有效连接传输数据，比如手机和电脑app客户端等终端设备，可以供检测人员随时查看数据变化情况。
38.所述测量单元的壳体外一侧上装有电源接口8-5，另一侧上设有电池安装槽8-6。通过电源接口可外接专用电源线进行长期检测，同时在其左侧面还配置临时的电池安装槽，方便较短时间临时机动检测工作。
39.本实用新型的工作原理为：
40.首先将顶部固定杆1通过顶部螺栓与被监测结构稳定连接，然后固定拉杆5通过测量单元固定杆2的滑槽与顶部固定杆1连接，使固定拉杆5与顶部固定杆1形成统一且可与测量单元固定杆2相对滑动的整体。同时底端固定杆4通过底部螺栓与被监测结构稳定连接，然后再通过固定顶丝4-2使其与测量单元固定杆2稳定连接，当被监测结构发生相对形变时，会通过杆件传递，使顶部固定杆1协同固定拉杆5与测量单元固定杆2及底端固定杆4沿着测量单元固定杆2上的滑槽发生相对位移。从而使固定拉杆5通过软绳带动固定在测量单元固定杆2上的测量单元牵引端9发生同步位移。
41.所述测量单元上方和下方的两个牵引端9通过固定杆相对位移变化，分别拉动测量单元上下2个牵引端进行数据测量。
42.然后通过牵引端9与螺旋弹簧8-2、电阻传感器8-7接触，导致螺旋弹簧变形和产生的拉线位移原理，可以有效测量相对物体之间的位移变形情况。同时，该测量单元内部植入移动物联网模块 b/s系统，可以及时有效地将所测数据进行实时传输，通过移动客户端或应用电脑终端及时监测数据变化情况，能够有效进行监测活动。
43.此时便可对单测量元进行归零校核设置，该测量单元默认设置为下面牵引端受力所测数据为负
“‑”
值，上面牵引端受力所测数据位正“ ”值，以此来区分所测物体的相对位移情况，因此当测量数据为负
“‑”
值时，说明测量单元下部牵引端因所测建筑构件(物体)相
互靠近导致受拉变形，反之当测量单元上部牵引端受拉则证明所测建筑构件相互远离。从而达到监测建筑变形的目的。
44.此外，本测量单元还具备ip68级防水，对于阴暗潮湿、水汽密度大等环境均可正常使用；本测量单元在供电系统方面也进行了改进，分为有线连接供电和采用移动锂离子电池组供电两种方式，提高了设备的灵活度，有效避免了在不便接电源线的施工环境下工作。通过内部测试，此单元在量程0-250mm范围内测量精度较高，其测量的相对位移精度误差约为1％。
45.本实用新型附图中描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。