建筑结构强震动观测技术规范解读

《建筑结构强震动观测技术规范》解读

1.标准基本情况

北京市地方标准公告（2018标字第16号）公布63项北京市地方标准，其中第40项为《建筑结构强震动观测技术规范》(DB11/T-1585-2018)。本标准是由北京市地震灾害防御中心主持编制，北京市地震局归口管理并组织实施。

本标准以《中华人民共和国防震减灾法》、《地震监测管理条例》和《北京市实施<中华人民共和国防震减灾法>规定》为法律、法规依据，以《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010、《数字强震动加速度仪》DB/T 10-2016、《强震动观测技术规程》DB/T 64-2016、《地震台站建设规范》DB/T 16-2006和《地震台站建设规范》DB/T 17-2006等标准作为技术依据，针对建筑结构观测特点制定出满足北京地区建筑结构强震动观测要求的技术指导条文。

2.标准主要特点

本标准规定了建筑结构强震动观测台阵的技术要求，主要包括设计要求、建设要求、观测要求等。为提高标准的操作性、适用性，结合建筑结构强震动观测台阵建设经验，对工程实践中遇到的具体问题提出了特定的技术要求。将台阵分为通用台阵和专用台阵，分别提出该类台阵观测点的布设要求，对观测设备的技术指标进行了适应性的调整和优化。给出了通用观测台阵和典型专用结构台阵的观测点布设示例图，提升了标准的可操作性。为使安装规范化明确了观测设备安装、试运行、验收的具体技术要求。为提高观测数据质量、方便数据使用提出了观测方法、观测系统维护、观测数据处理和观测成果组成等观测技术要求。

3.标准规定内容

本标准规定了建设结构强震动观测台阵的建筑结构适用范围和建筑结构强震动观测台阵的技术要求。

本标准适用于北京市法律、法规规定的需建设结构强震动观测台阵的建

筑、对经济社会有重大价值或重要影响的建筑和各级地方人民政府确定的其他重要建筑。核电站和其他核设施受地震破坏时可能引发严重次生灾害，应专门研究确定该类结构强震动观测台阵的有关要求。而超限结构因高度超限或者结构特殊，存在结构薄弱部位、抗震抗风中敏感部位，为确保结构安全，超限结构强震动观测有更高的要求，宜进行专门研究。

本标准的技术要求主要包括设计要求、建设要求、观测要求等内容。

结构强震动观测台阵主要由观测设备、传输线路和辅助设施组成，如图1所示。观测设备主要包含加速度传感器和多通道记录器；传输线路主要包含加速度传感器与记录器间的通讯介质和记录器与管理中心之间的通讯介质；辅助设备主要有系统供电设备以及其他的辅助观测设施。

图1结构强震动观测台阵组成

结构强震动观测台阵建设初期，应及时收集结构所在场址的位置信息、场地土资料和结构设计资料等基础资料，为结构强震动观测台阵的设计和台阵观测记录的数据分析奠定基础。其中场地土资料主要包括一般描述、柱状图、波速测量数据等，用于分析场地条件对结构反应的影响；收集结构类型、建设年代、设计图纸、结构计算书，用于开展结构数值模拟分析。

根据观测目的、结构类型、场地特点，考虑台阵建设的经费预算、施工难易程度、结构使用功能等实际需求，进行建筑结构强震动观测台阵的方案设计，确定台阵的类型、规模，设备的选型和部署方式等。结构强震动观测台阵根据观测目的分为通用台阵和专用台阵两类。其中通用台阵是为记录结构整体反应设置的强震动观测台阵，布设方式如图2所示。

如果建筑结构的质量、刚度分布较为均匀，其地震反应相对简单，在底层或地面层、中间层和顶层至少各设置一处观测点，中间楼层每间隔5-10层至少

布置1处观测点就能满足结构观测要求。实际工程中会遇到竖向规则而平面不规则、平面规则而竖向不规则和平面不规则且竖向不规则的建筑形体。这些结构由于存在转换层、加强层、错层和连体构造等结构或构件，结构体系的力学特性复杂，振动形态特殊，因此，要在结构刚度突变处布置至少1处观测点。这样的观测点布置能有效获取结构的整体响应，在实际的观测点设计时，还需要考虑结构的对称特性，以便能根据结构特性设置合理的观测点数量。

结构的振动分为平动和扭转两类，观测点要同时实现对平动和扭转的观测。因此，为了观测结构平动，一般将水平向加速度传感器沿靠近结构平面形心的竖直轴大致等间隔布设，而为了观测结构扭转，可将正交的水平向加速度传感器布设于结构的翼端。

图2结构强震动通用观测台阵观测点布设

自由场地观测点的设置是为了记录该结构完整的地震动输入，因此传感器类型要求为三分向传感器。自由场地观测点宜布置在工程场址所在的自由场地或基岩上，到主体结构的距离宜不小于被观测结构高度的2倍。工程实践中，很难找到满足距离要求的观测位置，可将传感器布设于深度达到基岩或剪切波速不小于500m/s的强震动观测井中，依据是500m/s剪切波速值实际上相当于工程中的坚硬土层的经验剪切波值，目前已为工程界所公认和采用，地震安全性评价工作将基岩层顶面或剪切波速不小于500m/s的土层顶面作为地震输入界面。相对工程场址所在的自由场地，满足条件的测井中场地条件好而且基本没有环境噪声影响，观测记录质量高，获取的地震动输入更可靠，因而观测井中布设传感器更有实际意义。建议经费充裕的建设项目采用井中布设传感器作为

自由场地观测点。

图3 土-结构相互作用专用观测台阵观测点布设

图5 基础（层间）隔震专用观测台阵观测点布设

图4 层间位移专用观测台阵观测点布设

专用台阵是根据特定目的专门设计布设的强震动观测台阵，主要包括土-结

构相互作用观测台阵、层间位移观测台阵和基础（层间）隔震观测台阵等。专用台阵结构观测点除了满足通用台阵观测点要求外，还有一些特定要求。在实际工作中，根据场地类型和结构特点的不同，需要开展有针对性的观测工作，按照观测目的要求，设置不同类型的专用台阵。比如分析场地对结构响应的影响，开展土-结构相互作用研究，需要设置土-结构相互作用观测台阵，如图3所示；分析特定结构的层间位移角在地震中的变化，需要设置结构层间位移观测台阵，如图4所示；结构采用了基础隔震或层间隔震体系，需要设置基础隔震或层间隔震观测台阵，如图5所示。宜根据观测目不同，选择不同的专用观测台阵类型，开展观测工作。

在布设结构强震动观测台阵时，应根据被观测建筑的不同特点确定传感器和采集器的部署方式。如果观测点上有足够的空间和便利的施工条件，可采图6的部署方式，即集中式部署，在测点上同时设置传感器和采集器，不同观测点通过传输线路连接。否则可采用图7的部署方式，即分散式部署，在观测点处仅设置传感器，所有传感器均通过传输线路连接到采集器。根据观测点条件，也可以使用二者组合的部署方式，实现传感器和采集器的合理部署。

图6 传感器和采集器的集中式部署

已有研究表明，结构模态参数（如频率）不仅与系统自身的刚度、质量等参数有关，还会受到温度、载荷及风力等环境因素的影响。因此除开展加速度观测外，建议根据条件配置风力、温度、湿度、位移、沉降和形变等辅助观测手段。配置风力、温度、湿度等观测设备可及时了解环境因素变化，将位移传感器布置在结构顶层四角位置可记录结构顶层位移变化，将倾角传感器布置在