專利名稱：確定一建筑物地震破壞度的方法和儀器的制作方法
技術領域：
本發明涉及確定一建筑物地震破壞度的方法和儀器。
通常，確定一建筑物地震破壞度所使用的方法為(1)通過使建筑物振動而得到一建筑物自然頻率的方法；(2)利用表格對一建筑物的抗震性能進行評價的方法；(3)通過結構計算來計算抗震指數的抗震診斷方法。
在方法(1)，即通過振動該建筑物得到建筑物的自然頻率的方法中，用一個振動發生器或用一重物沖擊使建筑物發生振動，然后在這種生成的振動的基礎上得到該建筑物的自然頻率。將這個自然頻率與一參考值進行比較，以確定該建筑物的抗震性能。
在方法(2)，即用一個表格來評價一建筑物抗震性能的方法中，用一個包含預先確定的項目，如建筑物的地下條件、建筑物的建造年代以及結構技術指標的表來評價一個建筑物。在該評價實例得到的總分的基礎上確定建筑物抗震性能。
在方法(3)，即通過結構計算來計算抗震指數的抗震診斷方法中，根據具體情況使用下述三種方法中的任何一個。在第一種方法中，根據墻和柱子的橫截面面積計算每一層的最終強度。在第二種方法中，在假設梁和樓板均為剛性以及計算的單個柱和墻的彎曲和層的最終剪切強度的基礎上得到每一層的彎曲強度，然后在該彎曲強度和最終剪切強度以及鋼筋數量等的關系的基礎上計算每層的剛度在第三種方法中，在考慮梁的強度和剛性時進行簡單的框架非線性分析。
上述的確定一建筑物地震破壞度的方法包括下述問題。
在通過使一建筑物振動而得到該建筑物自然頻率的方法中，需要一大型儀器使建筑物產生振動，而當安裝儀器或沖擊建筑物時，建筑物會被破壞。同時這種方法還需要一個參考自然頻率作為比較的基礎，如一個理論自然頻率，一個從經驗推導出的自然頻率，或一個過去測量的自然頻率。
在用表格來評價一建筑物的抗震性能的方法中，評價是粗糙的，易受評價者主觀性的影響；不能定量得到建筑物的振動特征。
在通過結構計算來計算抗震指數的抗震診斷方法中，為了得到結構計算所用的數據而進行的調研以及輸入得到的數據需要大量的時間和花費。另外，診斷要求高水平的結構計算知識，因而專家的參與是必不可少的。
本發明的目的是為了解決確定一建筑物的地震破壞度的普通方法中的上述問題，并提供一種僅僅用安裝在建筑物上的振動傳感器記錄的振動，然后對取得的數據進行簡單的計算來定量評價建筑物的地震破壞度的方法和儀器。
為了達到上述目的，根據本發明的第一方面，一種確定一建筑物的地震破壞度的方法包括以下步驟(a)將一振動傳感器放在建筑物某一層的上表面和建筑物附近的地面，以記錄振動；(b)在建筑物該層的上表面記錄的振動與在建筑物附近地面記錄振動間頻譜比的基礎上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數，因而得到建筑物該層上表面的主頻率和振動放大系數；(c)在所得到的建筑物該層上表面主頻率和振動放大系數以及建筑物該層高度的基礎上得到由于該層變形而產生的建筑物該層的地震破壞指數；(d)將該地震破壞指數乘以一假設的地震加速度，即得到建筑物該層經受一次地震時的最大剪應變。
優選地，用在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量之間的頻譜比的基礎上得到的主頻率和放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數。該地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地面地震加速度，即得到建筑物該層的剪應變。
較好地，用在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到主頻率以及在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間的頻譜比的基礎上得到的放大系數得到地震破壞指數。計算中考慮了基礎面層地震運動的放大。地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
根據本發明的第二方面，確定一建筑物地震破壞度的方法包括以下步驟(a)將一振動傳感器放在建筑物該層的上表面、下表面和建筑物附近的地面，以記錄振動；(b)在建筑物該層上表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動間頻譜比的基礎上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數，從而得到建筑物該層的主頻率和振動放大系數；(c)在建筑物該層下表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動間的頻譜比的基礎上求出建筑物該層下表面的振動傳導函數，從而得到建筑物該層下表面的主頻率和振動放大系數；(d)在得到的建筑物該層的上、下表面主頻率和振動放大系數以及該層高度的基礎上得到由于該層變形而產生的該建筑物層的地震破壞指數；(e)將該地震破壞指數乘以一假設的地震加速度即得到建筑物該層剪應變。
較好地，用在建筑物該層的上、下表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的主頻率和振動放大系數得出建筑物該層的地震破壞指數。該地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
較好地，用在建筑物該層的上、下表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄的振動水平分量間的頻譜比的基礎上得到的主頻率、以及在建筑物該層的上、下表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄的振動垂直分量間頻譜比的基礎上得到的放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數。計算中考慮了基礎表面層地震運動的放大。地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地基地震加速度即得到該建筑物層的剪應變。
該振動最好為微震。
根據本發明的第三方面，確定一建筑物的地震破壞度的儀器包括(a)一記錄振動的第一振動傳感器，放在一建筑物某一層的上表面；(b)一記錄振動的第二振動傳感器，放在建筑物附近的地面；(c)一地震破壞數據處理器，與振動傳感器連接，在記錄振動的基礎上確定該建筑物的地震破壞度。地震破壞數據處理器進行處理以在第一和第二振動傳感器記錄振動之間的頻譜比的基礎上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數，從而得到建筑物該層上表面的主頻率和振動放大系數；在得到的建筑物該層主頻率和放大系數以及建筑物該層高度的基礎上得到該層變形產生的建筑物該層的地震破壞指數；將此地震破壞指數乘以一假設的地震加速度即得到建筑物該層經受一次地震時的最大剪應變。
較好地，地震破壞數據處理器適于執行如下過程。用在建筑物該層的上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間頻譜比的基礎上得到的主頻率和放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數。該地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應力。
建議地震破壞數據處理器執行如下過程。用在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄振動的水平分量間頻譜比的基礎上得到的主頻率以及在建筑物該層的上表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間頻譜比的基礎上得到的放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數。計算中考慮了表面層地震運動的放大。地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應力。
根據本發明的第四方面，本發明確定一建筑物地震破壞度的儀器包括(a)一記錄振動的第一振動傳感器，放在建筑物一層的上表面，(b)一記錄振動的第二振動傳感器，放在建筑物該層的下表面，(c)一記錄振動的第三振動傳感器，放在建筑物附近的地面，(d)一地震破壞數據處理器，與振動處理器連接，并在記錄振動的基礎上確定建筑物的地震破壞度。地震破壞數據處理器進行處理；在第一和第三振動傳感器記錄的振動間的頻譜比的基礎上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數，因而得到建筑物該層上表面的主頻率和振動放大系數；在第二和第三振動傳感器記錄的振動間的頻譜比的基礎上求出建筑物該層下表面的振動傳導方程，因而得到建筑物該層下表面的主頻率和振動放大倍數；在所得到的建筑物該層的上、下表面的主頻率和振動放大系數以及建筑物該層高度的基礎上求出建筑物該層的地震破壞指數；將該地震破壞指數乘以一假設的地震加速度就得到建筑物該層的剪應變。
建議地震破壞數據處理器適于執行以下過程用在該建筑物層上、下表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的主頻率和振動放大系數求出該建筑物層的地震破壞指數。該地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地面地震加速度，即得到建筑物該層的剪應變。
較好地，地震破壞數據處理器執行以下過程用在建筑物該層上、下表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的主頻率以及在建筑物的上、下表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間的頻譜比的基礎上得到的振動放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數。計算中考慮了一表面層地震運動的放大。該地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的地基地震加速度就得到建筑物該層的剪應變。
較好地，振動傳感器為檢測微震的振動傳感器。
因此，本發明具有如下效果。
地震破壞度可以很容易地確定，而不需要使用使建筑物振動的儀器。另外，由于可以得到經受一次地震時的剪應變，因而可以定量確定一建筑物的地震破壞度。
只進行簡單的測量和計算即可確定地震破壞度，不需要對目標建筑物進行詳細的調查。另外，沒有專家參與確定地震破壞度。這樣，能在更短的時間內，并在更低的成本下確定一建筑物的地震破壞度。
由于使用了有關一建筑物的實際振動，因而考慮一建筑物損壞、低劣的建筑質量以及其它類似因素的絕對評價是可能的。
以本發明為依據的確定一建筑物地震破壞程度的方法和儀器的結構和特征將參照附圖得到更好的理解，附圖如下

圖1為本發明第一實施例的解釋圖，該實施例中測量了振動，以確定一建筑物第一層(與地面接觸層)的地震破壞度；圖2是以第一實施例為依據確定地震破壞度方法的框圖。
圖3為以第一實施例為依據的確定地震破壞度方法中用的振動傳感器結構的視圖。
圖4為本發明第二實施例的解釋圖，該實施例中測量了振動，以確定一建筑物任意層的地震破壞度。
圖5為本發明第三實施例的解釋圖，該例中測量了一棟2層木房子中的微震。
圖6為根據第三實施例，圖5房子第二層記錄微震的水平分量和圖5地面記錄的微震的水平分量間的頻譜比(一測定的從地面傳至第二層的振動傳導函數)。
圖7為根據第三實施例，圖5房子第二層記錄微震的水平分量和圖5地面記錄微震的垂直分量間的頻譜比(一測定的從地基傳向第二層的振動傳導方程)。
圖8是解釋本發明第四實施例的高層建筑示意圖。
下面將參照附圖詳細描述本發明的實施例。
首先描述得到一建筑物第一層(與地面接觸的)的地震破壞度的方法。
圖1為本發明的第一實施例，本例中用以本發明第一實施例為依據的方法測量振動，以確定建筑物第一層(與地面接觸層)的地震破壞度。圖2為說明確定地震破壞度方法的框圖。圖3表明一振動傳感器的結構。
如圖1所示，當要確定一建筑物1的地震破壞度時，將一振動傳感器7放在建筑物1某一層2的上表面3，一振動傳感器8放在靠近建筑物1的地面4。
現在參照圖3描述振動傳感器7的結構。振動傳感器8與振動傳感器7結構相同并且可以得到振動數據(例如關于微震的數據)。
振動傳感器7由接頭7a、電纜7b、水平儀7c、把手7d、極性標志7e、垂直振動(Z方向)檢測器7f、水平振動(X方向)檢測器7g和水平振動(Y方向)檢測器7h和外殼7i所組成，接頭7a用于供電及輸出振動數據，電纜7b與接頭7a連接，水平儀7c裝在外殼7i上。
振動傳感器7的方向為使檢測到的振動的水平分量在確定地震破壞度所用振動的方向中。
在圖2所示的確定地震破壞度的方法中，振動傳感器7(或8)得到的振動數據被讀入地震破壞數據處理器9。地震破壞數據處理器9由濾波放大器9a、A/D轉換器9b、波形存貯部分9c、分析部分9d和輸出部分9e組成。
如圖1所示，在置于上表面3的振動傳感器7記錄振動的水平分量10和置于地面4的振動傳感器8記錄振動的水平分量11間頻譜比的基礎上求出從地面4傳至上表面3的振動傳導函數。在求出的傳導函數峰值的基礎上得到主頻率Fs和從地面4傳至上表面3的振動放大指數As。
由于地基5的振動水平分量實際上與垂直分量相等并且垂直分量沒有被地表層放大很多，地基5處的振動水平分量的頻譜可以用地面4記錄振動的垂直分量12的頻譜來近似。
因此，從地基5傳至上表面3的振動傳導函數可在上表面3記錄振動的水平分量10和地面4記錄振動的垂直分量12間的頻譜比的基礎上求出。從地基5傳至上表面3的振動放大系數Asg可在求出的傳導函數峰值的基礎上得出。參考數字6表示基礎面層。
最大地面地震加速度Xs(Gal)、最大地基地震加速度αb以及預計上表面3受到一次地震時產生的最大地震加速度α之間的關系用下面的式(1)來表示α＝As×αs＝Asg×αb(1)當一具有最大地基地震加速度αs(Gal)的地震波進入建筑物1附近的地面4時，上表面3的水平位移，即第一層的層內位移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)當一具有最大地基地震加速度αb(Gal)的地震波進入建筑物1的地下基礎5時，上表面3的水平位移，即第一層的層內位移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為與上表面3的振動有關的有效質量，I為經受一次地震時有效質量M中產生的慣性力，K為代表與上表面3的振動有關的剛性的剪切彈性常數，ω為上表面3振動的角頻率。實際上，水平位移δ的計算不需要這些值。上表面3經受一次地震時的位移可在上表面3的主頻率Fs和放大系數As或Asg以及最大地面地震加速度αb的基礎上得出。
層2的高度用h1(m)表示，層2的剪應變r(10-6)通過(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)式中出現的10000是在用地震加速度αs和αb求以Gal(cm/s2)為單位的層內位移δ、并且層2的高度h1以米(m)為單位度量來計算以10-6為單位的剪應變時的調節系數。
γ＝10000×δ/h1＝10000×(1/4π2)×(As/Fs2)×αs/h1＝(2500As/π2Fs2h1)×αs(4)γ＝10000×δ/h1＝10000×(1/4π2)×(Asg/Fs2)×αb/h1＝(2500Asg/π2Fs2h1)×αb(5)當使用最大地面地震加速度時，后面將要描述的層2中產生的最大剪應變r(10-6)可通過使(6)式表示的地震破壞指數Ks與經受一次地震時的最大地面地震加速度Xs相乘得到。
Ks＝2500As/π2Fs2h1(6)同樣，使用最大地基地震加速度時，層2中產生的最大剪應變r(10-6)可通過使(7)式表示的地震破壞指數Ksg與經受一次地震時的最大地基地震加速度αb相乘來計算。
Ksg＝2500Asg/π2Fs2hl(7)下面將描述得到一建筑物任意層的地震破壞指數和剪應變的方法。
圖4所示為本發明的第二實施例，該例中測量振動，以確定一多層建筑物任意一層的地震破壞度。
用上述的根據第一實施例得到的第一層(與地接觸層)地震破壞度的方法得到一多層建筑物21的第幾層22(要確定地震破壞度的層)的層內變形，從而可確定第n層22的地震破壞指數。
從地面25傳至多層建筑物21的第n層22的上表面23的振動傳導函數在上表面23記錄振動的水平分量32和地面25記錄振動的水平分量34之間頻譜比的基礎上求出。在求出的傳導函數的基礎上可得出從地面傳至上表面23的振動主頻率Fsu和放大系數Asn。
同樣，在下表面24記錄的振動水平分量33和地面25記錄的振動水平分量34之間頻譜比的基礎上求出從地面25傳至第n層22下表面24的振動傳導函數。在求出的該傳導函數的基礎上可得出從地面25傳至下表面24的振動主頻率Fsd和放大系數Asg。
從地基26傳至第n層22的上表面23的振動傳導函數可在上表面23記錄振動的水平分量32和地面25記錄振動的垂直分量35之間頻譜比的基礎上求出。在求出的此傳導函數的基礎上可得到從地基26傳至上表面23的振動放大倍數Asgu。
同樣，從地基26傳至第n層22下表面24的振動傳導函數可在下表面24記錄振動的水平分量33和地面25記錄振動的垂直分量35之間頻譜比的基礎上求出。在求出的此傳導函數的基礎上可得到從地基26傳至下表面24的振動放大系數Asgd。參考數字27表示基礎表面層，參考數字28表示放在第n層22的上表面23處的振動傳感器，參考數字29表示放在第n層22的下表面24處的振動傳感器，參考數字30表示放在地面25的振動傳感器，參考數字31表示地震破壞數據處理器，其結構與第一實施例中的地震破壞數據處理器9相同。參考數字36表示地基36處振動的水平分量。
當具有最大地面地震加速度Xs(Gal)的地震波進入建筑物21附近的地面25時，第n層22的上、下表面23和24的水平位移通過(2)式得出。通過這兩個水平位移之差得出第n層22的層內位移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)當具有最大地基地震加速度αb(Gal)的地震波進入建筑物21地下的地基26時，第n層22的上、下表面23和24的水平位移通過(2)式得出。第n層22的層內位移可由這兩個水平位移之差得出，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層22的高度用hn(m)表示，第n層22的剪應變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)中出現的10000為用地震加速度α5和αb求以Gal(cm/s2)為單位的層內位移δ，并且第n層22的高度hn的度量單位為米(m)來計算以10-6為單位的剪應變時的調節系數。γ＝10000×δn/hn＝10000×(1/4π2)×[(Asu/Fsu2)－(Asd/Fsd2)]×αs/hn＝(2500/π2hn)×[(Asu/Fsu2)－(Asd/Fsd2)]×αsγ＝10000×δn/hn＝10000×(1/4π2)×[(Asgu/Fsu2)－(Asgd/Fsd2)]×αb/hn＝(2500/π2hn)×[(Asgu/Fsu2)－(Asgd/Fsd2)]×αb(10) (11)當使用最大地面地震加速度時，第n層22內產生的最大剪應變r(10-6)可通過(12)式表示的經受一次地震時的地震破壞指數Ksn與最大地面地震加速度αs的乘積得到。
Ksn＝(2500/π2hn)×[(Asu/Fsu2)－(Asd/Fsd2)](12)同樣，當使用最大地基地震加速度時，第n層22內產生的最大剪應變r(10-6)可通過(13)式表示的經受一次地震時的地震破壞指數Ksgn與最大地基地震加速度αb的乘積得到。
Ksgn＝(2500/π2hn)×[(Asgu/Fsu2)－(Asgd/Fsd2)] (13)現在通過更具體的例子來描述本發明。
現在描述用微震對一個二層木房進行的地震診斷，作為得到一建筑物第一層的地震破壞度方法的一個例子。
圖5為本發明的第三實施例，該例中測量了一棟二層木房子的微震。
為了確定相當于一棟二層木房的第一層的層b(要確定地震破壞度的層)變形產生的地震破壞度，將一振動傳感器g放在第二層的地板c上(b層的上表面)振動傳感器h放于地面d。同振動傳感器g和h同時測量地板c以及地面d的微震，從而得到頻譜比，符號f表示基礎表面層，符號i表示地震破壞數據處理器，其結構與上述的地震破壞數據處理器9相同。
圖6為圖5地板c記錄微震的水平分量和地面d記錄微震的水平分量間的頻譜比(計算出的地面d傳至地板c的振動傳導函數)。在圖6第一峰值的基礎上可得出主頻率Fs＝3.39Hz，放大系數As＝13.4。
圖7為圖5地板c記錄微震的水平分量和地面d記錄微震的垂直分量間的頻譜比(計算出的地面d傳至地板c的振動傳導函數)。在圖7一峰值的基礎上可得到放大系數Asg＝21.6倍。
把相當于二層木房的第一層-層b的高度取作2.8m，得到用經受一次地震時的最大地面地震加速度αs確定地震破壞度時使用的地震破壞指數ks＝105。表1為經受一次地震時的最大地面地震加速度αs＝100Gal，200Gal，和300Gal時得到的剪應變r(10-6)。
一般認為造成一棟木房子破壞的剪應變約為1/60弧度(17000×10-6)。因此，在100Gal的最大地面地震加速度αs下，該二層木房不會被破壞，但在200Gal和300Gal下可能被破壞。
表1最大地面地震加速度αs(Gal)100200300剪應變rs(×10-6)10500 21000 31500把相當于二層木房的第一層-層b的高度取作2.8m，得到用經受一次地震時的最大地基地震加速度αb確定地震破壞度時使用的地震破壞指數Ksg＝170。表2為經受一次地震的最大地基地震加速度αb＝50Gal，100Gal和150Gal時的剪應變rs(×10-6)。
一般認為，造成一木房子破壞的剪應變為1/60弧度(17000×10-6)。因此，在50Gal的最大地基地震加速度αb下，該二層木房不會造成破壞，但在約100Gal下可能開始造成破壞，在150Gal下會造成破壞。
表2最大地面地震加速度αb(Gal) 50100150剪應變rsg(×10-6) 8500 17000 25500現在描述本發明的第四實施例。
在下述的例子中，把根據第四實施例確定一建筑物地震破壞度的方法用于一座有一層地下室和19層的高層樓房。
這座需要確定其地震破壞度的高層樓房位于1995年Hyogo-KenNanbu地震的震中地區，經歷了強度為7的地震。沒有觀察到該高層樓房有明顯的破壞，因而大樓還在使用。但大樓的抗震強度很可能有所減弱。
圖8為用第四實施例的方法進行測量的高層樓房示意圖。
在本實施例中，高層樓房j3個樓層看作是1層，即第一至第三層為第1層K1，第四至六層為第2層K2，第七至九層為第3層K3，第十至十二層為第4層K4，第十三至十五層為第5層K5，第十六至十八層為第6層K6。得到這些層的平均剪應變r，即可確定高層樓房的地震破壞度。
表3為從地面m傳至某一層樓板表面的振動主頻率Fs和放大系數As以及從地基n傳至某層樓板表面的振動放大指數Asg。這些值是用在高層樓房j每層記錄振動的水平分量與地面m記錄振動的垂直分量之間頻譜比的第一個峰值得到的。表4為每層的地震破壞指數Ksgn和剪應變r。每層的高度hn為9.6m，經受一次地震的最大地基地震加速度αb取作100Gal。
一般認為，造成一鋼筋混凝土樓房破壞的剪應變r約為1/250弧度(4000×10-6)。由于剪應變非常大，大約是1/250弧度的6到20倍，在經受一次地震的最大地基地震加速度為100Gal的地震時，該高層樓房j的第1至第5層似乎受到了嚴重的破壞。特別是第2層的破壞度較高，意味著第二層可能會倒塌。
表3Fs(Hz) AsAsg第十九樓層0.5935.133.5第十六樓層0.5935.133.6第十三樓層0.6132.629.1第十樓層 0.6128.525.4第七樓層 0.5918.317.1第四樓層 0.596.7 6.2第一樓層 0.591.1 1.0表4Ksgnγsgn(10-6)第6層(第十六-十八樓層)-8 -800第5層(第十三-十五樓層)34634600第4層(第十-十二樓層) 26026000第3層(第七-九樓層)58958900第2層(第四-六樓層)82582500第1層(第一-三樓層)39639600本發明不局限于上述實施例。根據本發明的精神，本發明的許多修改和變化都是可能的，因而它們不應被排除在本發明的范圍之外。
權利要求
1.確定一建筑物的地震破壞度的方法，所述方法包括以下步驟(a)把一振動傳感器放在該建筑物某層的上表面和建筑物附近的地面，以記錄振動；(b)在建筑物該層的上表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄振動之間頻譜比的基礎上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數，從而得到建筑物該層振動的主頻率和放大系數；(c)在得到的建筑物該層上表面振動主頻率和放大系數以及建筑物該層高度的基礎上求出層的變形導致的建筑物該層的地震破壞指數。(d)該地震破壞指數乘以一假定的地震加速度就得到建筑物該層經受一次地震時的最大剪應變。
2.根據權利要求1確定一建筑物地震破壞度的方法，其中，用在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的主頻率和放大系數求出建筑物該層的地震破壞指數，將地震破壞指數乘以一假設的受到一次地震時的最大地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
3.根據權利要求1確定一建筑物地震破壞度的方法，其中，用在建筑物該層上表面記錄與建筑物附近地面記錄振動的水平分量間頻譜比的基礎上得到主頻率，以及該層上表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間頻譜比的基礎上得到的放大系數得到建筑物該層的地震破壞度，計算中考慮了基礎表面層地震運動的放大，地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
4.確定一建筑物地震破壞度的方法包括以下步驟(a)將一振動傳感器放在建筑物某層的上、下表面和建筑物附近的地面，以記錄振動。(b)在建筑物該層上表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動之間頻譜比的基礎上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數，因而得到建筑物該層上表面的振動主頻率和放大系數。(c)在建筑物該層的下表面與建筑物附近地面記錄振動間頻譜比的基礎上求出建筑物該層下表面的振動傳導函數，從而得到該層下表面的主頻率和振動放大系數。(d)在得到建筑物該層上、下表面主頻率和放大系數以及建筑物該層高度的基礎上得到建筑物該層的地震破壞指數。(e)將該地震破壞指數乘以一假設的地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
5.根據權利要求4的確定一建筑物地震破壞度的方法，其中，用主頻率和放大系數得到建筑物該層的地震破壞度，而主頻率和放大系數是在建筑物該層上、下表面記錄的振動水平分量和建筑物附近地面記錄振動的水平分量之間頻譜比的基礎上得到的，地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震的最大地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
6.根據權利要求4確定一建筑物地震破壞度的方法，其中，用主頻率和放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數，主頻率是在建筑物該層的上、下表面和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的，放大系數是在建筑物該層上、下表面記錄振動的水平分量和建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間的頻譜比的基礎上得到的，地震破壞指數的計算中考慮了基礎表面層地震運動的放大，地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
7.根據權利要求1，2，3，4，5，6確定一建筑物地震破壞度方法中的振動為微震。
8.確定一建筑物地震破壞度的儀器包括(a)一個記錄振動的第一振動傳感器，放在一建筑物某層的上表面；(b)一個記錄振動的第二振動傳感器，放在該建筑物附近的地面；(c)一地震破壞數據處理器，與上述振動傳感器連接，在記錄的振動的基礎上確定建筑物的地震破壞度。所述地震破壞數據處理器進行處理在第一和第二振動傳感器記錄的振動間的頻譜比的基礎上求出建筑物該層上表面的振動傳導函數，從而得到建筑物該層上表面的主頻率和振動放大系數；在得到的建筑物該層的振動主頻率和放大系數以及該層高度的基礎上得到建筑物該層的地震破壞指數；將該地震破壞指數乘以一假設的地震加速度即得到建筑物該層經受一次地震時的最大剪應變。
9.根據權利要求8的確定一建筑物的地震破壞度的儀器，其中，地震破壞數據處理器使用主頻率和放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數，而主頻率和放大系數是在建筑物該層的上表面和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的，將地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
10.根據權利要求8的確定一建筑物地震破壞度的儀器，其中，地震破壞數據處理器利用主頻率和放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數，主頻率是在建筑物該層的上表面和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的，而放大系數是在建筑物該層上表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間的頻譜比的基礎上得到的，地震破壞度的計算中考慮了基礎表面層地震運動的放大；然后地震破壞數據處理器將地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
11.一確定一建筑物地震破壞度的儀器包括(a)一記錄振動的第一振動傳感器，放在一建筑物某層的上表面；(b)一記錄振動的第二振動傳感器，放在一建筑物某層的下表面；(c)一記錄振動的第三振動傳感器，放在建筑物附近的地面；(d)一地震破壞數據處理器，與上述振動傳感器連接，在已記錄振動的基礎上確定一建筑物的地震破壞度。所述地震破壞數據處理器進行處理在第一和第三振動傳感器記錄振動間的頻譜比的基礎上得出建筑物該層上表面的傳導函數；從而得到建筑物該層上表面的主頻率和放大系數；在第二和第三振動傳感器記錄振動間頻譜比的基礎上得出建筑物該層下表面的振動傳導函數，從而得到建筑物該層下表面的主頻率和放大系數；在得出的建筑物該層上、下表面的主頻率和放大系數以及該層層高的基礎上得出該層變形導致的建筑物該層的地震破壞指數；將該地震破壞指數乘以一假設的地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
12.根據權利要求11的確定一建筑物地震破壞度的儀器，其中，所述地震破壞數據處理器利用主頻率和放大系數得到建筑物該層的地震破壞指數，主頻率和放大系數是在建筑物該層的上、下表面和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得到的，將該地震破壞指數乘以經受一次地震時的最大地面地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
13.根據權利要求11的確定一建筑物地震破壞度的儀器，其中，所述地震破壞數據處理器利用主頻率和放大系數求出建筑物該層的地震破壞指數，主頻率是在建筑物該層的上、下表面和建筑物附近地面記錄振動的水平分量間的頻譜比的基礎上得出的，而放大系數是在建筑物該層的上、下表面記錄振動的水平分量與建筑物附近地面記錄振動的垂直分量間的頻譜比的基礎上得到的，地震破壞指數的計算中考慮了基礎表面層地震運動的放大，然后所述地震破壞數據處理器將地震破壞指數乘以一假設的經受一次地震時的最大地基地震加速度即得到建筑物該層的剪應變。
14.根據權利要求8，9，10，11，12及13的確定一建筑物地震破壞度的儀器，其中，所述振動傳感器測量微震。
全文摘要
為確定建筑物的地震破壞度，一振動傳感器放在建筑物某層的上表面和建筑物附近的地面，記錄振動。一地震破壞數據處理器在建筑物層上表面記錄的振動與建筑物附近地面記錄的振動間頻譜比的基礎上設定建筑物該層上表面的振動傳導函數，得到建筑物該層上表面的振動主頻率和放大系數。結合建筑物該層高度得到該層變形產生的地震破壞指數。地震破壞指數乘以一假設的地震加速度即得到建筑物該層經受一次地震時的最大剪應變。
文檔編號G01H17/00GK1142047SQ96109259
公開日1997年2月5日 申請日期1996年7月26日 優先權日1995年7月27日
發明者中村豐, 上半文昭, 西永雅行 申請人:財團法人鐵道總合技術研究所, 株式會社系統及資料研究