专利名称：确定一建筑物地震破坏度的方法和仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及确定一建筑物地震破坏度的方法和仪器。
通常，确定一建筑物地震破坏度所使用的方法为(1)通过使建筑物振动而得到一建筑物自然频率的方法；(2)利用表格对一建筑物的抗震性能进行评价的方法；(3)通过结构计算来计算抗震指数的抗震诊断方法。
在方法(1)，即通过振动该建筑物得到建筑物的自然频率的方法中，用一个振动发生器或用一重物冲击使建筑物发生振动，然后在这种生成的振动的基础上得到该建筑物的自然频率。将这个自然频率与一参考值进行比较，以确定该建筑物的抗震性能。
在方法(2)，即用一个表格来评价一建筑物抗震性能的方法中，用一个包含预先确定的项目，如建筑物的地下条件、建筑物的建造年代以及结构技术指标的表来评价一个建筑物。在该评价实例得到的总分的基础上确定建筑物抗震性能。
在方法(3)，即通过结构计算来计算抗震指数的抗震诊断方法中，根据具体情况使用下述三种方法中的任何一个。在第一种方法中，根据墙和柱子的横截面面积计算每一层的最终强度。在第二种方法中，在假设梁和楼板均为刚性以及计算的单个柱和墙的弯曲和层的最终剪切强度的基础上得到每一层的弯曲强度，然后在该弯曲强度和最终剪切强度以及钢筋数量等的关系的基础上计算每层的刚。在第三种方法中，在考虑梁的强度和刚性时进行简单的框架非线性分析。
上述的确定一建筑物地震破坏度的方法包括下述问题。
在通过使一建筑物振动而得到该建筑物自然频率的方法中，需要一大型仪器使建筑物产生振动，而当安装仪器或冲击建筑物时，建筑物会被破坏。同时这种方法还需要一个参考自然频率作为比较的基础，如一个理论自然频率，一个从经验推导出的自然频率，或一个过去测量的自然频率。
在用表格来评价一建筑物的抗震性能的方法中，评价是粗糙的，易受评价者主观性的影响；不能定量得到建筑物的振动特征。
在通过结构计算来计算抗震指数的抗震诊断方法中，为了得到结构计算所用的数据而进行的调研以及输入得到的数据需要大量的时间和花费。另外，诊断要求高水平的结构计算知识，因而专家的参与是必不可少的。
本发明的目的是为了解决确定一建筑物的地震破坏度的普通方法中的上述问题，并提供一种仅仅用安装在建筑物上的振动传感器记录的振动，然后对取得的数据进行简单的计算来定量评价建筑物的地震破坏度的方法和仪器。
为了达到上述目的，根据本发明的第一方面，一种确定一建筑物的地震破坏度的方法包括以下步骤(a)将一振动传感器放在建筑物某一层的上表面和建筑物附近的地面，以记录振动；(b)在建筑物该层的上表面记录的振动与在建筑物附近地面记录振动间频谱比的基础上求出建筑物该层上表面的振动传导函数，因而得到建筑物该层上表面的主频率和振动放大系数；(c)在所得到的建筑物该层上表面主频率和振动放大系数以及建筑物该层高度的基础上得到由于该层变形而产生的建筑物该层的地震破坏指数；(d)将该地震破坏指数乘以一假设的地震加速度，即得到建筑物该层经受一次地震时的最大剪应变。
优选地，用在建筑物该层上表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量之间的频谱比的基础上得到的主频率和放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数。该地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地面地震加速度，即得到建筑物该层的剪应变。
较好地，用在建筑物该层上表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得到主频率以及在建筑物该层上表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的垂直分量间的频谱比的基础上得到的放大系数得到地震破坏指数。计算中考虑了基础面层地震运动的放大。地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地基地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
根据本发明的第二方面，确定一建筑物地震破坏度的方法包括以下步骤(a)将一振动传感器放在建筑物该层的上表面、下表面和建筑物附近的地面，以记录振动；(b)在建筑物该层上表面记录的振动与建筑物附近地面记录的振动间频谱比的基础上求出建筑物该层上表面的振动传导函数，从而得到建筑物该层的主频率和振动放大系数；(c)在建筑物该层下表面记录的振动与建筑物附近地面记录的振动间的频谱比的基础上求出建筑物该层下表面的振动传导函数，从而得到建筑物该层下表面的主频率和振动放大系数；(d)在得到的建筑物该层的上、下表面主频率和振动放大系数以及该层高度的基础上得到由于该层变形而产生的该建筑物层的地震破坏指数；(e)将该地震破坏指数乘以一假设的地震加速度即得到建筑物该层剪应变。
较好地，用在建筑物该层的上、下表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得到的主频率和振动放大系数得出建筑物该层的地震破坏指数。该地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的地面地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
较好地，用在建筑物该层的上、下表面记录振动的水平分量与建筑物附近地面记录的振动水平分量间的频谱比的基础上得到的主频率、以及在建筑物该层的上、下表面记录振动的水平分量与建筑物附近地面记录的振动垂直分量间频谱比的基础上得到的放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数。计算中考虑了基础表面层地震运动的放大。地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地基地震加速度即得到该建筑物层的剪应变。
该振动最好为微震。
根据本发明的第三方面，确定一建筑物的地震破坏度的仪器包括(a)一记录振动的第一振动传感器，放在一建筑物某一层的上表面；(b)一记录振动的第二振动传感器，放在建筑物附近的地面；(c)一地震破坏数据处理器，与振动传感器连接，在记录振动的基础上确定该建筑物的地震破坏度。地震破坏数据处理器进行处理以在第一和第二振动传感器记录振动之间的频谱比的基础上求出建筑物该层上表面的振动传导函数，从而得到建筑物该层上表面的主频率和振动放大系数；在得到的建筑物该层主频率和放大系数以及建筑物该层高度的基础上得到该层变形产生的建筑物该层的地震破坏指数；将此地震破坏指数乘以一假设的地震加速度即得到建筑物该层经受一次地震时的最大剪应变。
较好地，地震破坏数据处理器适于执行如下过程。用在建筑物该层的上表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量间频谱比的基础上得到的主频率和放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数。该地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的地面地震加速度即得到建筑物该层的剪应力。
建议地震破坏数据处理器执行如下过程。用在建筑物该层上表面记录振动的水平分量与建筑物附近地面记录振动的水平分量间频谱比的基础上得到的主频率以及在建筑物该层的上表面记录振动的水平分量与建筑物附近地面记录振动的垂直分量间频谱比的基础上得到的放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数。计算中考虑了表面层地震运动的放大。地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地基地震加速度即得到建筑物该层的剪应力。
根据本发明的第四方面，本发明确定一建筑物地震破坏度的仪器包括(a)一记录振动的第一振动传感器，放在建筑物一层的上表面，(b)一记录振动的第二振动传感器，放在建筑物该层的下表面，(c)一记录振动的第三振动传感器，放在建筑物附近的地面，(d)一地震破坏数据处理器，与振动处理器连接，并在记录振动的基础上确定建筑物的地震破坏度。地震破坏数据处理器进行处理；在第一和第三振动传感器记录的振动间的频谱比的基础上求出建筑物该层上表面的振动传导函数，因而得到建筑物该层上表面的主频率和振动放大系数；在第二和第三振动传感器记录的振动间的频谱比的基础上求出建筑物该层下表面的振动传导方程，因而得到建筑物该层下表面的主频率和振动放大倍数；在所得到的建筑物该层的上、下表面的主频率和振动放大系数以及建筑物该层高度的基础上求出建筑物该层的地震破坏指数；将该地震破坏指数乘以一假设的地震加速度就得到建筑物该层的剪应变。
建议地震破坏数据处理器适于执行以下过程用在该建筑物层上、下表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得到的主频率和振动放大系数求出该建筑物层的地震破坏指数。该地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地面地震加速度，即得到建筑物该层的剪应变。
较好地，地震破坏数据处理器执行以下过程用在建筑物该层上、下表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得到的主频率以及在建筑物的上、下表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的垂直分量间的频谱比的基础上得到的振动放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数。计算中考虑了一表面层地震运动的放大。该地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的地基地震加速度就得到建筑物该层的剪应变。
较好地，振动传感器为检测微震的振动传感器。
因此，本发明具有如下效果。
地震破坏度可以很容易地确定，而不需要使用使建筑物振动的仪器。另外，由于可以得到经受一次地震时的剪应变，因而可以定量确定一建筑物的地震破坏度。
只进行简单的测量和计算即可确定地震破坏度，不需要对目标建筑物进行详细的调查。另外，没有专家参与确定地震破坏度。这样，能在更短的时间内，并在更低的成本下确定一建筑物的地震破坏度。
由于使用了有关一建筑物的实际振动，因而考虑一建筑物损坏、低劣的建筑质量以及其它类似因素的绝对评价是可能的。
以本发明为依据的确定一建筑物地震破坏程度的方法和仪器的结构和特征将参照附图得到更好的理解，附图如下
图1为本发明第一实施例的解释图，该实施例中测量了振动，以确定一建筑物第一层(与地面接触层)的地震破坏度；图2是以第一实施例为依据确定地震破坏度方法的框图。
图3为以第一实施例为依据的确定地震破坏度方法中用的振动传感器结构的视图。
图4为本发明第二实施例的解释图，该实施例中测量了振动，以确定一建筑物任意层的地震破坏度。
图5为本发明第三实施例的解释图，该例中测量了一栋2层木房子中的微震。
图6为根据第三实施例，图5房子第二层记录微震的水平分量和图5地面记录的微震的水平分量间的频谱比(一测定的从地面传至第二层的振动传导函数)。
图7为根据第三实施例，图5房子第二层记录微震的水平分量和图5地面记录微震的垂直分量间的频谱比(一测定的从地基传向第二层的振动传导方程)。
图8是解释本发明第四实施例的高层建筑示意图。
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。
首先描述得到一建筑物第一层(与地面接触的)的地震破坏度的方法。
图1为本发明的第一实施例，本例中用以本发明第一实施例为依据的方法测量振动，以确定建筑物第一层(与地面接触层)的地震破坏度。图2为说明确定地震破坏度方法的框图。图3表明一振动传感器的结构。
如图1所示，当要确定一建筑物1的地震破坏度时，将一振动传感器7放在建筑物1某一层2的上表面3，一振动传感器8放在靠近建筑物1的地面4。
现在参照图3描述振动传感器7的结构。振动传感器8与振动传感器7结构相同并且可以得到振动数据(例如关于微震的数据)。
振动传感器7由接头7a、电缆7b、水平仪7c、把手7d、极性标志7e、垂直振动(Z方向)检测器7f、水平振动(X方向)检测器7g和水平振动(Y方向)检测器7h和外壳7i所组成，接头7a用于供电及输出振动数据，电缆7b与接头7a连接，水平仪7c装在外壳7i上。
振动传感器7的方向为使检测到的振动的水平分量在确定地震破坏度所用振动的方向中。
在图2所示的确定地震破坏度的方法中，振动传感器7(或8)得到的振动数据被读入地震破坏数据处理器9。地震破坏数据处理器9由滤波放大器9a、A/D转换器9b、波形存贮部分9c、分析部分9d和输出部分9e组成。
如图1所示，在置于上表面3的振动传感器7记录振动的水平分量10和置于地面4的振动传感器8记录振动的水平分量11间频谱比的基础上求出从地面4传至上表面3的振动传导函数。在求出的传导函数峰值的基础上得到主频率Fs和从地面4传至上表面3的振动放大指数As。
由于地基5的振动水平分量实际上与垂直分量相等并且垂直分量没有被地表层放大很多，地基5处的振动水平分量13的频谱可以用地面4记录振动的垂直分量12的频谱来近似。
因此，从地基5传至上表面3的振动传导函数可在上表面3记录振动的水平分量10和地面4记录振动的垂直分量12间的频谱比的基础上求出。从地基5传至上表面3的振动放大系数Asg可在求出的传导函数峰值的基础上得出。参考数字6表示基础面层。
最大地面地震加速度αs(Gal)、最大地基地震加速度αb以及预计上表面3受到一次地震时产生的最大地震加速度α之间的关系用下面的式(1)来表示α＝As×αs＝Asg×αb(1)当一具有最大地面地震加速度αs(Gal)的地震波进入建筑物1附近的地面4时，上表面3的水平位移，即第一层的层内位移δ(cm)用下面的式(2)得到δ＝I/k＝M×α/k＝(M/k)×As×αs＝(1/ω2)× As×αs＝[1/(2πFs)2]×As×αs＝(1/4π2)×(As/Fs2)×αs(2)当一具有最大地基地震加速度αb(Gal)的地震波进入建筑物1的地下基础5时，上表面3的水平位移，即第一层的层内位移δ(cm)用下面的式(3)得到δ＝I/k＝M×α/k＝(M/k)×Asg×αb＝(1/ω2)×Asg×αb＝[1/(2πFs)2]×Asg×αb＝(1/4π2)×(Asg/Fs2)×αb(3)
式中M为与上表面3的振动有关的有效质量，I为经受一次地震时有效质量M中产生的惯性力，K为代表与上表面3的振动有关的刚性的剪切弹性常数，ω为上表面3振动的角频率。实际上，水平位移δ的计算不需要这些值。上表面3经受一次地震时的位移可在上表面3的主频率Fs和放大系数As或Asg以及最大地基地震加速度αb的基础上得出。
层2的高度用h1(m)表示，层2的剪应变r(10-6)通过(4)式和(5)式得到，(4)式中使用了最大地面地震加速度，(5)式中使用了最大地基地震加速度。(4)式和(5)式中出现的10000是在用地震加速度αs和αb求以 Gal(cm/s2)为单位的层内位移δ、并且层2的高度h1以米(m)为单位度量来计算以10-6为单位的剪应变时的调节系数。
Y＝10000×δ/hl＝10000×(1/4π2)×(As/Fs2)×αs/hl＝(2500As/π2Fs2hl)×αs(4)Y＝10000×δ/hl＝10000×(1/4π2)×(Asg/Fs2)×αb/hl＝(2500Asg/π2Fs2hl)×αb(5)当使用最大地面地震加速度时，后面将要描述的层2中产生的最大剪应变r(10-6)可通过使(6)式表示的地震破坏指数Ks与经受一次地震时的最大地面地震加速度αs相乘得到。
Ks＝2500As/π2Fs2hl(6)同样，使用最大地基地震加速度时，层2中产生的最大剪应变r(10-6)可通过使(7)式表示的地震破坏指数Ksg与经受一次地震时的最大地基地震加速度αb相乘来计算。
Ksg＝2500Asg/π2Fs2hl(7)下面将描述得到一建筑物任意层的地震破坏指数和剪应变的方法。
图4所示为本发明的第二实施例，该例中测量振动，以确定一多层建筑物任意一层的地震破坏度。
用上述的根据第一实施例得到的第一层(与地接触层)地震破坏度的方法得到一多层建筑物21的第几层22(要确定地震破坏度的层)的层内变形，从而可确定第n层22的地震破坏指数。
从地面25传至多层建筑物21的第n层22的上表面23的振动传导函数在上表面23记录振动的水平分量32和地面25记录振动的水平分量34之间频谱比的基础上求出。在求出的传导函数的基础上可得出从地面传至上表面23的振动主频率Fsu和放大系数Asu同样，在下表面24记录的振动水平分量33和地面25记录的振动水平分量34之间频谱比的基础上求出从地面25传至第n层22下表面24的振动传导函数。在求出的该传导函数的基础上可得出从地面25传至下表面24的振动主频率Fsd和放大系数Asd。
从地基26传至第n层22的上表面23的振动传导函数可在上表面23记录振动的水平分量32和地面25记录振动的垂直分量35之间频谱比的基础上求出。在求出的此传导函数的基础上可得到从地基26传至上表面23的振动放大倍数Asgu。
同样，从地基26传至第n层22下表面24的振动传导函数可在下表面24记录振动的水平分量33和地面25记录振动的垂直分量35之间频谱比的基础上求出。在求出的此传导函数的基础上可得到从地基26传至下表面24的振动放大系数Asgd。参考数字27表示基础表面层，参考数字28表示放在第n层22的上表面23处的振动传感器，参考数字29表示放在第n层22的下表面24处的振动传感器，参考数字30表示放在地面25的振动传感器，参考数字31表示地震破坏数据处理器，其结构与第一实施例中的地震破坏数据处理器9相同。参考数字36表示地基36处振动的水平分量。
当具有最大地面地震加速度αs(Gal)的地震波进入建筑物21附近的地面25时，第n层22的上、下表面23和24的水平位移通过(2)式得出。通过这两个水平位移之差得出第n层22的层内位移δ(cm)，如下式(8)所示δ＝(1/4π2)×(Asu/Fsu2)×αs-(1/4π2)×(Asd/Fsd2)×αs＝(1/4π2)×[(Asu/Fsu2)-(Asd/Fsd2)]×αs(8)当具有最大地基地震加速度αb(Gal)的地震波进入建筑物21地下的地基26时，第n层22的上、下表面23和24的水平位移通过(2)式得出。第n层22的层内位移可由这两个水平位移之差得出，如下式(9)δ＝(1/4π2)×(Asgu/Fsu2)×αb-(1/4π2)×(Asgd/Fsd2)×αb＝(1/4π2)×(Asgu/Fsu2)-(Asgd/Fsd2)]×αb(9)第n层22的高度用hn(m)表示，第n层22的剪应变r(10-6)式(10)或式(11)得到，式(10)中使用最大地面地震加速度，式(11)中使用最大地基地震加速度。式(10)、式(11)中出现的10000为用地震加速度αs和αb求以Gal(cm/s2)为单位的层内位移δ，并且第n层22的高度hn的度量单位为米(m)来计算以10-6为单位的剪应变时的调节系数。Y＝10000×δn/hn＝10000×(1/4π2)×[(Asu/Fsu2)-(Asd/Fsd2)]×αs/hn＝(2500/π2hn)×[(Asu/Fsu2)-(Asd/Fsd2)]×αsY＝10000×δn/hn＝10000×(1/4π2)×[(Asgu/Fsu2)-(Asgd/Fsd2)]×αb/hn＝(2500/π2hn)×[(Asgu/Fsu2)-(Asgd/Fsd2)]×αb(10) (11)当使用最大地面地震加速度时，第n层22内产生的最大剪应变r(10-6)可通过(12)式表示的经受一次地震时的地震破坏指数Ksn与最大地面地震加速度αs的乘积得到。
Ksn＝(2500/π2hn)×[(Asu/Fsu2)-(Asd/Fsd2)] (12)同样，当使用最大地基地震加速度时，第n层22内产生的最大剪应变r(10-6)可通过(13)式表示的经受一次地震时的地震破坏指数Ksgn与最大地基地震加速度αb的乘积得到。
Ksgn＝(2500/π2hn)×[(Asgu/Fsu2)-(Asgd/Fsd2)](13)现在通过更具体的例子来描述本发明。
现在描述用微震对一个二层木房进行的地震诊断，作为得到一建筑物第一层的地震破坏度方法的一个例子。
图5为本发明的第三实施例，该例中测量了一栋二层木房子的微震。
为了确定相当于一栋二层木房a的第一层的层b(要确定地震破坏度的层)变形产生的地震破坏度，将一振动传感器g放在第二层的地板c上(b层的上表面)振动传感器h放于地面d。同振动传感器g和h同时测量地板c以及地面d的微震，从而得到频谱比，符号f表示基础表面层，符号i表示地震破坏数据处理器，其结构与上述的地震破坏数据处理器9相同。
图6为图5地板c记录微震的水平分量和地面d记录微震的水平分量间的频谱比(计算出的地面d传至地板c的振动传导函数)。在图6第一峰值的基础上可得出主频率Fs＝3.39Hz，放大系数As＝13.4。
图7为图5地板c记录微震的水平分量和地面d记录微震的垂直分量间的频谱比(计算出的地面d传至地板c的振动传导函数)。在图7一峰值的基础上可得到放大系数Asg＝21.6倍。
把相当于二层木房的第一层-层b的高度取作2.8m，得到用经受一次地震时的最大地面地震加速度αs确定地震破坏度时使用的地震破坏指数ks＝105。表1为经受一次地震时的最大地面地震加速度αs＝100Gal，200Gal，和300Gal时得到的剪应变r(10-6)。
一般认为造成一栋木房子破坏的剪应变约为1/60弧度(17000×10-6)。因此，在100Gal的最大地面地震加速度αs下，该二层木房不会被破坏，但在200Gal和300Gal下可能被破坏。
表1最大地面地震加速度αs(Gal) 100 200 300剪应变rs(×10-6)10500 2100031500把相当于二层木房的第一层-层b的高度取作2.8m，得到用经受一次地震时的最大地基地震加速度αb确定地震破坏度时使用的地震破坏指数Ksg＝170。表2为经受一次地震的最大地基地震加速度αb＝50Gal，100Gal和150Gal时的剪应变rs(×10-6)。
一般认为，造成一木房子破坏的剪应变为1/60弧度(17000×10-6)。因此，在50Gal的最大地基地震加速度αb下，该二层木房不会造成破坏，但在约100Gal下可能开始造成破坏，在150Gal下会造成破坏。
表2最大地面地震加速度αb(Gal) 50 100 150剪应变rsg(×10-6) 8500 17000 25500现在描述本发明的第四实施例。
在下述的例子中，把根据第四实施例确定一建筑物地震破坏度的方法用于一座有一层地下室和19层的高层楼房。
这座需要确定其地震破坏度的高层楼房位于1995年Hyogo-KenNanbu地震的震中地区，经历了强度为7的地震。没有观察到该高层楼房有明显的破坏，因而大楼还在使用。但大楼的抗震强度很可能有所减弱。
图8为用第四实施例的方法进行测量的高层楼房示意图。
在本实施例中，高层楼房j3个楼层看作是1层，即第一至第三层为第1层K1，第四至六层为第2层K2，第七至九层为第3层K3，第十至十二层为第4层K4，第十三至十五层为第5层K5，第十六至十八层为第6层K6。得到这些层的平均剪应变r，即可确定高层楼房的地震破坏度。
表3为从地面m传至某一层楼板表面的振动主频率Fs和放大系数As以及从地基n传至某层楼板表面的振动放大指数Asg。这些值是用在高层楼房j每层记录振动的水平分量与地面m记录振动的垂直分量之间频谱比的第一个峰值得到的。表4为每层的地震破坏指数Ksgn和剪应变r。每层的高度hn为9.6m，经受一次地震的最大地基地震加速度αb取作100Gal。
一般认为，造成一钢筋混凝土楼房破坏的剪应变r约为1/250弧度(4000×10-6)。由于剪应变非常大，大约是1/250弧度的6到20倍，在经受一次地震的最大地基地震加速度为100Gal的地震时，该高层楼房j的第1至第5层似乎受到了严重的破坏。特别是第2层的破坏度较高，意味着第二层可能会倒塌。
表3Fs(Hz) AsAsg第十九楼层0.59 35.133.5第十六楼层0.59 35.133.6第十三楼层0.61 32.629.1第十楼层 0.61 28.525.4第七楼层 0.59 18.317.1第四楼层 0.59 6.7 6.2第一楼层 0.59 1.1 1.0表4Ksgnγsgn(10-6)第6层(第十六-十八楼层)-8 -800第5层(第十三-十五楼层)346 34600第4层(第十-十二楼层) 260 26000第3层(第七-九楼层)589 58900第2层(第四-六楼层)825 82500第1层(第一-三楼层)396 39600本发明不局限于上述实施例。根据本发明的精神，本发明的许多修改和变化都是可能的，因而它们不应被排除在本发明的范围之外。
权利要求
1.确定一建筑物地震破坏度的方法包括以下步骤(a)将一振动传感器放在建筑物某层的上、下表面和建筑物附近的地面，以记录振动。(b)在建筑物该层上表面记录的振动与建筑物附近地面记录的振动之间频谱比的基础上求出建筑物该层上表面的振动传导函数，因而得到建筑物该层上表面的振动主频率和放大系数。(c)在建筑物该层的下表面与建筑物附近地面记录振动间频谱比的基础上求出建筑物该层下表面的振动传导函数，从而得到该层下表面的主频率和振动放大系数。(d)在得到建筑物该层上、下表面主频率和放大系数以及建筑物该层高度的基础上得到建筑物该层的地震破坏指数。(e)将该地震破坏指数乘以一假设的地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
2.根据权利要求1的确定一建筑物地震破坏度的方法，其中，用主频率和放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数，而主频率和放大系数是在建筑物该层上、下表面记录的振动水平分量和建筑物附近地面记录振动的水平分量之间频谱比的基础上得到的，地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震的最大地面地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
3.根据权利要求1确定一建筑物地震破坏度的方法，其中，用主频率和放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数，主频率是在建筑物该层的上、下表面和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得到的，放大系数是在建筑物该层上、下表面记录振动的水平分量和建筑物附近地面记录振动的垂直分量间的频谱比的基础上得到的，其中，地震破坏指数的计算中考虑了表面层地震运动的放大，并且，地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地基地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
4.根据权利要求1，2，3，确定一建筑物地震破坏度方法，其中，所述振动为微震。
5.一确定一建筑物地震破坏度的仪器包括(a)一记录振动的第一振动传感器，放在一建筑物某层的上表面；(b)一记录振动的第二振动传感器，放在一建筑物某层的下表面；(c)一记录振动的第三振动传感器，放在建筑物附近的地面；(d)一地震破坏数据处理器，与上述振动传感器连接，在已记录振动的基础上确定一建筑物的地震破坏度，其中，所述地震破坏数据处理器进行处理在第一和第三振动传感器记录振动间的频谱比的基础上得出建筑物该层上表面的传导函数；从而得到建筑物该层上表面的主频率和放大系数；在第二和第三振动传感器记录振动间频谱比的基础上得出建筑物该层下表面的振动传导函数，从而得到建筑物该层下表面的主频率和放大系数；在得出的建筑物该层上、下表面的主频率和放大系数以及该层层高的基础上得出该层变形导致的建筑物该层的地震破坏指数；将该地震破坏指数乘以一假设的地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
6.根据权利要求5的确定一建筑物地震破坏度的仪器，其中，所述地震破坏数据处理器利用主频率和放大系数得到建筑物该层的地震破坏指数，主频率和放大系数是在建筑物该层的上、下表面和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得到的，将该地震破坏指数乘以经受一次地震时的最大地面地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
7.根据权利要求5的确定一建筑物地震破坏度的仪器，其中，所述地震破坏数据处理器利用主频率和放大系数求出建筑物该层的地震破坏指数，主频率是在建筑物该层的上、下表面和建筑物附近地面记录振动的水平分量间的频谱比的基础上得出的，而放大系数是在建筑物该层的上、下表面记录振动的水平分量与建筑物附近地面记录振动的垂直分量间的频谱比的基础上得到的，地震破坏指数的计算中考虑了基础表面层地震运动的放大，然后所述地震破坏数据处理器将地震破坏指数乘以一假设的经受一次地震时的最大地基地震加速度即得到建筑物该层的剪应变。
8.根据权利要求5，6，7的确定一建筑物地震破坏度的仪器，其中，所述振动传感器测量微震。
全文摘要
为确定建筑物的地震破坏度,一振动传感器放在建筑物某层的上表面和建筑物附近的地面,记录振动。一地震破坏数据处理器在建筑物层上表面记录的振动与建筑物附近地面记录的振动间频谱比的基础上设定建筑物该层上表面的振动传导函数,得到建筑物该层上表面的振动主频率和放大系数。结合建筑物该层高度得到该层变形产生的地震破坏指数。地震破坏指数乘以一假设的地震加速度即得到建筑物该层经受一次地震时的最大剪应变。
文档编号G01M7/02GK1344917SQ0111086
公开日2002年4月17日 申请日期2001年2月27日 优先权日1995年7月27日
发明者中村丰, 上半文昭, 西永雅行 申请人:财团法人铁道总合技术研究所, 株式会社系统及资料研究