[发明专利]一种基于建筑幕墙表面的数字图像监测其面内变形的方法

说明书

本发明提供了一种基于建筑幕墙表面的数字图像来测量其全场范围面内变形的方法，基本步骤包括以下四点：1)人工喷涂随机散斑图案于待测幕墙表面，并将幕墙试件装配于拟静力试验加载装置台上；2)试验前使用一台工业数码相机对绘制了数字散斑图案的测试表面进行成像；3)启动静力加载装置推动摆杆以规定的层间角进行反复摆动，然后启动静力加载装置推动活动梁沿竖向反复移动，分别拍摄对应的数字散斑图像序列，此外还可将上述加载方式组合，拍摄数字图像；4)利用二维数字图像相关匹配算法，对采集到的一系列数字图像进行相关匹配，计算出拟静力荷载作用下建筑幕墙表面的全场面内位移信息。本发明通过记录建筑幕墙表面数字图像的方式，可以在不接触幕墙的情况下定量获取待测表面全场面内变形，相对于以往传统使用位移计机械测量的方法，该方法结果更精准可靠，并大大简化了变形试验监测的操作步骤，扩大了该类型检测试验的适用范围。

技术领域

本发明涉及的一种建筑幕墙面内变形的监测方法，特别关于一种基于建筑幕墙表面的数字图像监测其面内变形的方法。

背景技术

建筑幕墙经过30多年的发展，因其优美的外观、较轻的体量以及保温节能等特点，广泛应用于大型建筑结构设计之中。同时也注意到建筑幕墙在服役期间因地震、风荷载、建筑物牵连沉降等因素导致的幕墙变形是影响整体性能的主要因素。当这些荷载组合作用在建筑幕墙的表面上而引起超过幕墙承载能力极限的形变时就会导致幕墙单元的破裂从而导致安全事故。根据以上原因，通过对建筑幕墙在荷载组合作用下检测其面内变形来评估其服役期间的安全性能，是工程项目质检以及建筑力学性能监测中重要的环节。

对建筑幕墙面内变形的监测和评价的主流方法是，使用拟静力加载测试装置通过试验来还原荷载组合效果。具体方法为，在幕墙试件与拟静力加载装置活动梁的连接角码处靠幕墙构件侧布置位移计，然后启动加载装置，使活动梁沿X向、Z向或两者组合进行周期往返移动进而牵连建筑幕墙发生变形，进行周期加载的同时获取布置了位移计的相应位置的位移信息，进而计算周期荷载作用下的幕墙表面的层间位移角以及平面内变形，以此来评价建筑幕墙在地震荷载作用下所产生变形的分级指标。该方法较为简单的重现了荷载施加效果，也直观测量到了建筑幕墙面内变形的情况，但存在一定局限性：1)在角码处使用传统的位移计测量，虽能直观获取准确的数据，但其仅通过几个有限测量关键点位置的位移信息来描述整块幕墙的面内变形，对于幕墙单元其变形导致破坏位置的最薄弱位置点随使用材料、装卸结构特性的而不同。原有方法对试验中选取的关键点进行测量并不一定能够完全捕捉到这部分信息；2)该方法除去使用传统位移计测量外，由渐进式增加每个周期的位移幅度直到产生破坏，仅用肉眼观察裂纹等破坏情况来评判幕墙等级，这显然是不够精确的；3)由于幕墙形式的多样化，传统的位移计布置关键点测量对于较为对称的简易结构是可取的，但对复杂结构或狭小空间等特殊情况很难直接布置位移计直接测量；4)随着建筑幕墙飞速发展，已经从简易单个面板扩展为大型结构、连续多跨工程应用，这都提升了变形监测要研究的空间跨度和空间分辨率的要求。幕墙的面内变形监测范围要求越来越大而精度也要求越来越高。如果采用传统基于位移计测量的方式，无疑需要在拟静力加载装置上布置大量的位移计，无论是财力还是技术上都很难实现，对于大型结构物而言，这种测量方式无疑等同于局部变形测量而非整体全场测量。

发明内容

针对目前主流测量方法存在的缺陷与问题，本发明的目的是提供一种基于建筑幕墙表面的数字图像监测其面内变形的方法。