一种基于信息监测的大楼涡振防护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于信息监测的大楼涡振防护系统，括风场监测装置

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息监测的大楼涡振防护系统


[0001]本专利技术涉及一种带高耸结构的大楼涡振防护系统
。

技术介绍

[0002]2021
年5月
18
日中午时分，深圳华强北赛格大厦出现异常晃动，
2021
年5月
19
日，赛格大厦再次出现晃动
。
经分析是特定风况引发大楼顶部的桅杆涡激共振，持时较长的平稳风气象条件使桅杆持续不断从脱落漩涡激励中吸收能量，通过大厦钢管混凝土结构传导至建筑主体，进而引发桅杆
‑
大楼系统的高阶共振响应
。
此次事件虽未严重威胁到楼内居民的生命安全，但却引发了人们对大楼安全性的担忧
。
在相关专家的建议下，大楼桅杆被拆除
。
而大楼也丧失了桅杆本身提供的防雷
、
航标功能
。
因而在保证大楼安全的前提下，保留桅杆有较大的现实意义
。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种基于信息监测的大楼涡振防护系统，在保留高耸结构前提下，对涡振引起的异常振动起到有效防护作用
。
[0004]技术方案：一种基于信息监测的大楼涡振防护系统，所述大楼顶部安装有高耸结构，包括风场监测装置
、
涡振监测装置
、
扰流折叠挡板以及后台管理端；所述风场监测系统用于实时监测大楼顶部高耸结构周围的风向和风速；所述涡振监测装置用于通过检测大楼的振动信号来实时监测涡振发生；所述扰流折叠挡板安装在高耸结构外侧面上，所述后台管理端在发生涡振时，控制所述扰流折叠挡板变形来改变高耸结构物几何特性从而改变高耸结构物的自振频率，并在涡振结束后恢复所述扰流折叠挡板的初始状态
。
[0005]进一步的，所述扰流折叠挡板包括依次排列设置的安装架和若干挡板，安装架与相邻挡板以及各相邻挡板之间均通过旋转轴连接；所述扰流折叠挡板通过底部的安装架固定在高耸结构的外侧面上；其中，各挡板在高度方向的长度，从下往上依次减半，相邻挡板的夹角变化在0度到
270
度之间；所述初始状态下，所述扰流折叠挡板整体成竖直排列
。
[0006]进一步的，所述扰流折叠挡板在水平方向上呈圆弧形，单个扰流折叠挡板圆心角为
90
度，4个所述扰流折叠挡板为一组，沿高耸结构物圆周安装
。
[0007]进一步的，所述扰流折叠挡板的材质为轻质合金
。
[0008]进一步的，多组所述扰流折叠挡板沿高耸结构的高度方向依次安装
。
[0009]进一步的，所述旋转轴由设置在轴端部的轻质电机驱动，所述轻质电机为步进电机或伺服电机，所述挡板通过所述旋转轴的阻尼以及所述轻质电机共同作用来保持转动角度后的姿态
。
[0010]进一步的，所述扰流折叠挡板包括安装架以及第一至第三挡板，底部的安装架与最下方的挡板以及各相邻挡板之间通过第一至第三旋转轴连接，控制所述扰流折叠挡板变形来改变高耸结构物几何特性从而改变高耸结构物的自振频率时，首先控制第一挡板绕第
之间通过第一旋转轴
10
连接，第一挡板7和第二挡板8之间通过第二旋转轴
11
连接，第二挡板8和第三挡板9之间通过第三旋转轴
12
连接，相邻挡板之间的夹角变化在0度到
270
度之间
。
旋转轴由设置在轴端部的轻质电机驱动，该轻质电机为步进电机或伺服电机，挡板通过旋转轴的阻尼以及轻质电机共同作用来保持转动角度后的姿态
。
[0020]各挡板在高度方向的长度，从下往上依次减半，即第二挡板8的长度为第一挡板7的一半，第三挡板9的长度为第二挡板8的一半
。
扰流折叠挡板在水平方向上呈圆弧形，单个扰流折叠挡板圆心角为
90
度，4个扰流折叠挡板为一组，通过底部的安装架
13
上的安装孔
14
沿高耸结构物的外侧面圆周锚固安装，如图3所示
。
沿高耸结构的高度方向上，可依次加装多组该扰流折叠挡板
。
初始状态下扰流折叠挡板整体成竖直排列
。
[0021]后台管理端在发生涡振时，控制扰流折叠挡板变形来改变高耸结构几何特性从而改变其自振频率，并在涡振结束后恢复扰流折叠挡板的初始状态
。
[0022]具体的，涡振发生时，水平测量传感器和倾角测量传感器首先监测到大楼周期性摇晃，根据现有技术中对涡振的研究，若大楼角位移
、
水平位移加速度较为恒定，但晃动幅度逐渐增强，没有衰减趋势，则可判定大楼发生了涡振
。
此时数据端将实时风场信息传输至后台管理端，后台管理端向高耸结构上安装的信息传输模块
15
发送信号
。
信息传输模块
15
收到信息后，首先控制第一挡板7绕第一旋转轴
10
顺时针转动
45
°
，使得扰流折叠挡板整体向外打开
45
°
；若涡振监测装置检测到涡振减弱，则第一挡板
7、
第二挡板
8、
第三挡板9保持不动；若涡振监测装置检测到涡振没有明显减弱，则控制第一至第三挡板
7~9
绕旋转轴随机转动，直至涡振监测装置检测到涡振减弱时保持各挡板的姿态
。
若过程中，长持时风场条件改变，导致保持的姿态不能继续减弱大楼异常振动，则重新调整各挡板的转动角度，直至大楼异常振动完全停止
。
在涡振完全消除一段时间后，扰流折叠挡板恢复初始状态
。
上述过程通过变换挡板夹角以改变高耸结构的几何特性从而改变高耸结构的自振频率，使其脱离自振频率，同时扰流折叠挡板也能改变高耸结构周围的微风场状况
。
[0023]涡振持续期间，各扰流折叠挡板中不同挡板间的角度会通过信号传输模块
15
发送到数据端存储
。
对于历史涡振数据，将涡振发生前一段时间内及涡振持续期间风场监测系统的监测数据以及扰流折叠挡板的角度调整数据永久存储在数据端
。
当风场监测系统实时监测到的数据与存储的历史数据相似时，后台管理端控制扰流折叠挡板按对应的历史数据自动打开，同时控制警报器5发出蜂鸣警报声，即能够在发生涡振前及时通过改变高耸结构几何特性从而最大可能得避免涡振的发生
。
[0024]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围
。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于信息监测的大楼涡振防护系统，所述大楼顶部安装有高耸结构，其特征在于，包括风场监测装置
、
涡振监测装置
、
扰流折叠挡板以及后台管理端；所述风场监测系统用于实时监测大楼顶部高耸结构周围的风向和风速；所述涡振监测装置用于通过检测大楼的振动信号来实时监测涡振发生；所述扰流折叠挡板安装在高耸结构外侧面上，所述后台管理端在发生涡振时，控制所述扰流折叠挡板变形来改变高耸结构物几何特性从而改变高耸结构物的自振频率，并在涡振结束后恢复所述扰流折叠挡板的初始状态
。2.
根据权利要求1所述的基于信息监测的大楼涡振防护系统，其特征在于，所述扰流折叠挡板包括依次排列设置的安装架和若干挡板，安装架与相邻挡板以及各相邻挡板之间均通过旋转轴连接；所述扰流折叠挡板通过底部的安装架固定在高耸结构的外侧面上；其中，各挡板在高度方向的长度，从下往上依次减半，相邻挡板的夹角变化在0度到
270
度之间；所述初始状态下，所述扰流折叠挡板整体成竖直排列
。3.
根据权利要求2所述的基于信息监测的大楼涡振防护系统，其特征在于，所述扰流折叠挡板在水平方向上呈圆弧形，单个扰流折叠挡板圆心角为
90
度，4个所述扰流折叠挡板为一组，沿高耸结构物圆周安装
。4.
根据权利要求2所述的基于信息监测的大楼涡振防护系统，其特征在于，所述扰流折叠挡板的材质为轻质合金
。5.
根据权利要求2所述的基于信息监测的大楼涡振防护系统，其特征在于，多组所述扰流折叠挡板沿高耸结构的高度方向依次安装
。6.
根据权利要求2‑5任意所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈令坤，翟晨程，王璐，陆志超，胡广，孙佰清，胡晓伦，廖公云，高英，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：