DB44／T 1848-2016 重要建设工程强震动监测台阵技术规范

ICS 91.120.25

P 14

备案号：53146—2017 DB44广东省地方标准

DB44/T 1848—2016

重要建设工程强震动监测台阵技术规范Specification of strong motion monitoring array for major construction projects

2016-05-17 发布2016-08-17 实施

广东省质量技术监督局发布

DB44/T 1848—2016

目次

前言... . (Ⅲ)

1 范围 (1)

2规范性引用文件... .. (1)

3术语和定义... (1)

4监测台阵的设计与布设 (2)

5监测系统组成与技术要求 (4)

6监测系统的测试、安装与验收 (5)

7监测系统的管理与维护 (7)

8监测记录的存储与处理 (7)

9监测记录分析与工程结构抗震性能评价 (8)

附录A 强震动监测台阵系统组成 (10)

附录B 远程通讯检查记录表... . (11)

附录C 现场检查记录表 (12)

参考文献... (13)

Ⅰ

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前言

本标准按照GB/T 1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则编制。

本标准由广东省地震局提出。

本标准由广东省质量技术监督局归口。

本标准主要起草单位：广东省地震工程实验中心。

Ⅲ

DB44/T 1848—2016 重要建设工程强震动监测台阵技术规范

1范围

1.1本标准规定了重要建设工程强震动监测台阵的适用范围、设计与布设、监测系统组成与技术要求、监测系统的测试、安装与验收、监测系统的管理与维护、监测记录的存储与处理、监测记录分析与工程结构抗震性能评价等技术要求。

1.2本标准适用于特大桥梁、大型水库大坝、超高层建（构）筑物和大跨屋盖建筑等重要建设工程的强震动监测台阵，其他建设工程或设施的强震动监测台阵可参照执行或按照有关规范进行专门研究。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是标注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本文件。

GB/T 18207.1 防灾减灾术语第1部分：基本术语

GB 50011 建筑抗震设计规范

GB 50023 建筑抗震鉴定标准

GB 50982 建筑与桥梁结构监测技术规范

DB/T 10 数字强震动加速度仪

DL 5073 水工建筑物抗震设计规范

DL/T 5416 水工建筑物强震动安全监测技术规范

JGJ 3 高层建筑混凝土结构技术规程

JTG B02 公路工程抗震规范

JTG/T B02-01 公路桥梁抗震设计细则

SL 203 水工建筑物抗震设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

强震动 strong motion

地震引起的强烈地面运动或工程结构反应。

注：改写DB/T 10，定义3.1.1。

3.2

强震动监测 strong motion monitoring

利用仪器记录地震时强烈地面运动和工程结构反应的地震观测。

注：改写GB/T 18207.1-2008，定义 4.25。

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3.3

监测台阵 monitoring array

根据特定的观测目的，按专门设计布设的多个测点组合构成的监测网。

注：改写DLT 5416-2009，定义 4.0.6。

3.4

自由场地 free field

不受周围环境、建筑和结构振动影响的空旷场地。

3.5

抗震设防烈度 seismic fortification intensity

按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防依据的地震烈度。

注：改写GB50011-2010，定义 2.1.1。

3.6

模态参数识别 modal parameter identification

利用结构的监测数据识别其模态频率、振型和阻尼的过程。

3.7

损伤识别 damage identification

利用结构的响应数据来分析结构物理参数的变化，进而识别结构损伤。

3.8

抗震性能评价 seismic performance assessment

按确定的抗震设防标准，对结构在现有状况下的抗震性能进行评估。

4监测台阵的设计与布设

4.1总体要求

4.1.1下列新建、扩建、改建建设工程或者设施，应当布设强震动监测台阵：

a)单跨超过200m，或抗震设防烈度Ⅶ度及以上单跨超过150m的特大桥梁；

b)坝高大于100m或库容大于5亿m3的水库大坝，或抗震设防烈度Ⅶ度及以上的1级大坝、抗震设防

烈度Ⅷ度及以上的2级大坝；

c)抗震设防烈度为Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ度时高度分别超过150m、120m、80m或大跨屋盖建筑，或抗震设防

烈度Ⅶ度Ⅲ、Ⅳ类场地上高度超过120m的大型公共建筑。达到上述高度同时属于超限高层建筑工程的优先设置；

d)其他结构特殊、对经济社会有重大价值或重要影响的建设工程或者设施。

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4.1.2监测台阵设计应综合考虑监测目的和用途、工程结构类型及场地特点、施工难易程度、造价等多方面因素，确定台阵的类型和规模、布设方案、仪器的性能要求、仪器安装和管理维护等。

4.1.3监测台阵布设应遵循下列原则：

a)监测台阵布设时宜进行传感器优化布置研究，并结合结构施工或运营监控合理优化，对于特殊

结构或有特殊要求的台阵布设应开展专门研究；

b)传感器布设应力求获取完整的结构响应，并区分整体结构的测试和局部关键构件的测试；可合

理利用结构的对称性，达到减少传感器的数量；传感器的布设应具备一定的冗余性，便于维护和替换；

c）传感器的观测方向应对准被测结构的主轴方向，宜布置在结构主要模态振型的腹点上；

d）结构基础处应布置传感器，以记录天然地震动输入；对于大跨度结构，监测台阵应能记录到多点地震动输入；

e）对于采取特殊减隔震与控制措施的结构，应在相应部位设置传感器，用于监测减震效果。

4.2斜拉桥监测台阵布设要求

4.2.1塔的布置

应在塔顶、塔腰布置水平纵桥向、横桥向传感器，在各主塔塔基部分应设置三分量传感器，以记录天然地震动输入。

4.2.2梁的布置

应沿梁体纵向轴线大致等间隔布置水平横桥向传感器，沿梁翼缘竖直向布置竖向传感器，在梁、塔交界处布置水平纵桥向传感器。

4.2.3索的布置

应尽量在索跨中垂直于索轴线布设传感器，测点宜对称布置。

4.3悬索桥监测台阵布设要求

悬索桥塔、梁的传感器布置与斜拉桥类似；每条主缆索宜布设三个以上垂直于缆索轴线的测点；吊杆应在尽量靠近吊杆跨中位置垂直于吊杆轴线方向布设传感器。

4.4刚构桥（连续梁桥）监测台阵布设要求

应在梁体跨中、四分之一跨及墩台顶部布设横桥向、竖向及少量纵桥向传感器。在主墩基础部分应设置三分量传感器，以记录天然地震动输入。

4.5钢桁架桥监测台阵布设要求

应沿梁纵轴线大致等间隔布置横桥向、竖向（沿翼缘对称布置）传感器。

4.6拱桥监测台阵布设要求

应沿拱、梁纵轴线大致等间隔布置横桥向、竖向（沿翼缘对称布置）传感器。

4.7混凝土拱坝监测台阵布设要求

应首先在坝基和坝顶各布设一组三分量传感器，用以记录天然地震动输入和坝顶地震响应；然后沿坝高大致等间隔在不同标高设置与坝轴线相垂直的水平向传感器，每一标高平面展布可大致均匀布置。重要测点宜布成水平径向、水平切向及竖向三分量传感器。

4.8混凝土重力坝和支墩坝监测台阵布设要求

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应在溢流坝段和非溢流坝段各选一个最高坝段或地质条件较为复杂的坝段布设传感器。测点应布置在坝顶、坝坡的变坡部位或者三分之二坝高附近、坝基和河谷自由场地处。布置方向以水平横向为主，重要测点宜布成水平横向、水平纵向及竖向三分量传感器。

4.9土石坝监测台阵布设要求

应在最高坝段或地质条件较为复杂的坝段布设传感器。坝顶、坝坡的变坡部位、坝基以及自由场地为主要监测点，有条件时宜布设深孔测点；对重要的溢流建筑物也应布设传感器。测点方向以水平横向为主，重要测点宜布成水平横向、水平纵向及竖向三分量传感器。

4.10高层建筑监测台阵布设要求

4.10.1横向、纵向水平振动的监测，应将水平向传感器沿靠近结构平面刚度中心的竖直轴大致等间隔布设，每处沿横向和纵向分别布置。布设密度宜不少于每10-15个楼层一处，基底或地下室、水平刚度突变处、接近顶层的位置优先布置。

4.10.2横向、纵向弯曲振动的监测，应将垂直向传感器布置于结构远离平面形心的翼端，楼层可同4.10.1，每处横向、纵向对称布置。

4.10.3 沿水平面扭转振动的监测，应将水平向传感器布置于结构远离平面形心的翼端，楼层可同4.10.1，每处可仅沿横向或纵向对称布置。

4.11大跨屋盖建筑监测台阵布设要求

应在大跨屋盖建筑代表性截面的支座、跨中和四分之一跨等位置布置竖向传感器，重要测点宜布成三分量传感器。

4.12场地测点布设要求

应在工程场址自由场地或基岩布设三分量传感器作为参考测点，记录天然地震动输入。

5监测系统组成与技术要求

5.1监测系统的组成

监测系统包括监测设备、传输线路、辅助设施和管理中心。监测设备主要包含加速度传感器和记录器；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；辅助设施主要包含辅助监测设备和供电、避雷等辅助观测设施。监测系统组成框图见附录A。

5.2加速度传感器

加速度传感器的主要技术指标应符合DB/T 10的要求。

5.3记录器

记录器的主要技术指标应符合DB/T 10的要求。

记录器主要由控制单元、计时单元、采集单元、记录单元、通信单元、存储单元、供电单元组成，其中计时单元、记录单元、通信单元、存储单元的技术要求如下：

a)计时单元可采用卫星定位系统校时或网络校时方式，校时精度应优于1ms。内部时钟UTC精度

应优于5ms。记录器守时精度应优于10-6s；

b)记录单元应采用连续记录方式，具备事件触发记录功能。最大可设采样率应不低于200Hz；

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c)通信单元可采用网络通讯和串口通讯。观测数据传输应支持有线或无线网络实时传输；

d)存储单元应具备连续存储至少90天全通道、最高采样率监测数据的能力，宜支持移动介质存储。

5.4传输线路

加速度传感器与记录器之间应采用高性能屏蔽电缆连接。记录器与管理中心之间应采用有线或无线网络通讯介质传输。

5.5辅助设施

有条件时宜配置和安装位移、应变、形变、风力、温度、湿度等辅助监测设备。

5.6观测条件和环境

a)供电：应具备维持监测系统持续、稳定运行的供电能力和备用电源。备用电源应具备满足监测

设备连续、稳定工作至少3天的能力；

b)避雷：监测设备和电源应配置避雷设施，接地电阻宜小于4?；

c)传感器观测环境：应具备传感器安装条件，保障传感器与监测对象牢固结合；应具备保障传感

器正常工作的方位、温度和湿度条件；

d)记录器观测环境：应具备记录器安装条件，保障记录器正常工作的数据传输网络环境和温度与

湿度条件；采用卫星定位系统校时，应能保证持续接收到有效的卫星信号；采用网络校时，应能保证网络持续连通；

e)传输介质: 加速度传感器与记录器连接电缆周围5m内应没有强电磁干扰；宜对传输介质采取安

全保护措施，以免人为或非自然因素造成损坏；

f)网络环境：应具备数据实时有线网络传输或无线网络传输的带宽和网络环境。

5.7管理中心

a)管理中心应综合考虑监测台阵各测点数据传输要求进行选址和建设，房屋建筑应符合GB 50011

的抗震设计要求；

b)应具备与监测台阵所有测点进行网络通信的能力，带宽应满足数据传输要求；

c)应具备本地数据存储、管理和服务能力；

d)应具备稳定可靠的供电能力。

6监测系统的测试、安装与验收

6.1监测系统的测试

6.1.1加速度传感器的测试

a)常规测试

每个传感器均应进行常规测试，测试内容包括：外观检查、功能测试；

测试方法按DB/T 10和传感器说明书规定的方法执行；

b)抽样测试

应对传感器进行抽样测试或提供第三方机构测试报告。抽样方法按GB/T2828.1-2012/ISO2859-1: 1999的规定执行，测试内容包括：灵敏度、线性度、测量范围、满量程输出、噪声、动态范围、幅频特性、相频特性、横向灵敏度比的检验、静态耗电电流。

测试方法按DB/T 10的规定执行。

5

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6.1.2记录器测试

a)常规测试

每台记录器均应进行常规测试，测试内容包括：本地和远程通讯功能、控制功能；

测试方法参照JSGC-03第5.1.2条规定的常规测试方法执行；

b)抽样测试

应对记录器进行抽样测试或提供第三方机构测试报告。抽样方法按GB/T2828.1-2012/ISO2859-1: 1999的规定执行，测试内容包括：噪声、动态范围、分辨力、幅频响应、带通滤波器的检验、守时精度、校时精度。

测试方法按DB/T 10的规定执行。

6.2监测系统的安装

6.2.1 传感器的安装要求

传感器的安装应满足以下要求：

a)应严格按照传感器使用说明书的安装要求与步骤进行；

b)应将传感器的两个水平测量方向分别对准结构的两个主轴方向。一般情况下，X轴沿结构短轴

（东向为正）或横向（横桥/坝向，下游为正）方向，Y轴沿结构长轴（北向为正）或纵向（顺桥/坝向）方向，Z轴沿竖直方向（向上为正），角度误差应小于1°；

c)传感器应与被测物牢固连成一体；

d)安装传感器时应采取保护措施，避免损伤结构及其防护设施；

e)应外加防水、防尘保护罩，保持罩内环境满足传感器的工作要求，结构内部应满足IP65要求，

结构外部应满足IP67要求；

f)所有连接均应保证牢固可靠。

6.2.2记录器的安装要求

强震动记录器的安装应满足以下要求：

a)应严格按照强震动记录器使用说明书的要求与步骤进行；

b)应稳固放置在仪器箱或者仪器柜等保护措施内；

c)供电、防雷、选址及观测环境要求应满足第5章“监测系统组成与技术要求”规定；

d)卫星授时天线应安装在室外离地面高度2m以上的开阔位置，保证能同时接收到4颗以上卫星信

号；

e)所有连接均应保证牢固可靠。

6.2.3监测系统的检查、设置和调试

a)传感器和记录器安装完成后，应进行检查，使其达到使用说明书的安装要求；

b)应参照使用说明书和相关规范对仪器极性、零位、采样率、标定、人工触发、卫星授时同步、

双向通信等进行确认、设置和调试。

6.3监测系统的验收

6.3.1监测台阵建设完成后，应编写监测台阵建设报告。内容可参照JSGC-03 附录E 的规定撰写。6.3.2监测台阵连续试运行应不少于3 个月。系统正常运行率高于95%，连接通讯通畅，可视为试运行合格；当出现更换记录器等主要观测设备或者主要仪器设备不能正常工作48 小时以上的情况，视为试运行中断，应及时查明原因，排除故障。系统恢复正常后，应从恢复之日起重新开始计算试运行时间。

6.3.3试运行结束后应编写试运行报告。报告内容与要求应按JSGC-03 第9.4.5 节试运行报告执行。

6.3.4应对监测人员进行技术培训。

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DB44/T 1848—2016 6.3.5完成以上四项内容后，方可进行监测系统验收。

7监测系统的管理与维护

7.1强震动监测系统的管理应纳入结构安全监测的日常工作。

7.2监测台阵采用无人值守、在线监测和定期检查的管理方式，每月远程通讯检查至少一次，每年现场检查至少一次；当记录到第7.6 条所列事件时，应立即进行远程通讯检查，根据需要开展现场检查。

7.3远程通讯检查内容包括：仪器参数设置、触发事件数、传感器零位电压、卫星授时状态、电池电压。检查完成后应填写远程通讯检查记录表，内容参照附录B 的格式撰写。

7.4现场检查内容包括：观测室内外环境、传感器观测环境、传输线缆、保护装置等，并对传感器的灵敏度进行标定。检查完成后应填写现场检查记录表，内容参照附录C 的格式撰写。

7.5监测系统年正常运行率应高于95%。

7.6监测台阵记录到地震、爆破、撞击等事件后应进行相应的处理：

a)当结构基础记录到超过0.10m/s2的加速度信号时，应记录完整事件数据，进行分析处理，结果

写入年度强震动监测报告；

b)当结构基础记录到超过0.31m/s2的加速度信号时，应即时向业主单位报警，除了数据的分析处

理外，还应在一周内编写事件报告，提交给业主单位。

7.7应编写年度强震动监测报告，提交给业主单位。内容可参照JSGC-03 第9.4.5 节试运行报告内容撰写。

8监测记录的存储与处理

8.1监测记录的分类

由监测台阵得到的记录应分为如下两类进行存储：

a）连续监测记录：监测台阵工作过程中连续的监测记录；

b）事件监测记录：结构遭受到地震、爆破、撞击等事件时的监测记录。

8.2监测记录的存储

8.2.1监测记录存储方式

应采用数据库管理方式，对监测记录进行分类存储。

8.2.2数据库基本要求

数据库应满足如下基本要求：

a)数据库应包含监测设备数据库、监测信息及备份数据库。此外，可根据实际需要，增加结构模

型信息数据库、评估分析信息数据库和用户数据库等功能数据库；

b)监测设备数据库应能对接数据处理系统实现以下功能：传感器和记录器的添加、更换、状态查

询以及故障检测等；

c)监测信息数据库能对接数据处理系统实现以下功能：监测信息的自动导入、图形或文件形式导

出数据、历史监测信息查询以及监测信息的可视化显示；

d)数据库系统在使用时应支持在线实时数据处理分析、离线数据处理分析以及两种工作方式的混

合模式；

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e)当发生地震等突发事件或突然停电、软硬件故障、严重错误操作等对数据库造成损坏时，系统

应提供数据库恢复的功能。

8.2.3监测记录的分类存储

监测记录的分类存储应符合下列规定：

a)连续监测记录

连续监测记录主要包括连续波形表，存储格式参考《中国数字测震台网数据规范》第4.2.3条规定；

b)事件监测记录

事件记录主要包括事件信息表和事件波形表。存储格式参考《中国数字测震台网数据规范》第4.2.4

和4.2.6条规定；

c)连续监测记录、事件监测记录均应存储至少一份原始记录，不得做任何处理。

8.3监测记录的处理

8.3.1 监测记录的常规处理

监测记录的常规处理方式如下：

a)加速度校正

对未校正的加速度记录波形数据进行零基线和仪器频率响应校正，得到校正加速度记录；

b)时域处理

速度和位移时程记录：对校正加速度记录进行积分处理，得到速度时程和位移时程；

峰值记录：对加速度、速度和位移时程的峰值进行分析，得到峰值记录；

c)频域处理

傅立叶谱分析：对校正加速度记录进行傅立叶变换，得到傅立叶谱；

功率谱分析：计算校正加速度记录的功率谱密度，得到自功率谱。

8.3.2 地震事件监测记录的处理

对于地震事件监测记录，除常规处理外，还应进行反应谱、动力放大系数计算。应分别计算5个阻尼比（0，0.02，0.05，0.1，0.2）的反应谱，包括相对速度反应谱、相对位移反应谱、绝对加速度反应谱、拟速度反应谱、拟加速度反应谱等。

9监测记录分析与工程结构抗震性能评价

9.1模态参数识别及损伤识别

9.1.1应通过环境激励下的结构监测数据，识别结构自振频率、振型、阻尼比等模态参数，为结构损伤识别和模型修正提供基础数据。

9.1.2应依据分析需求、结构类型、可能的损伤与病害特征等因素，按照损伤判断、损伤定位、损伤定量、损伤评估等由浅入深的层次，对结构损伤进行识别。

9.2有限元建模及模型修正

9.2.1依据分析需求、结构类型、计算精度要求和模型规模等因素，建立结构有限元模型，应满足下列要求：

a)有限元建模应便于实现对结构参数误差和结构损伤的修正；

b)有限元模型应选取符合实际的单元、连接方式和边界条件；

c)根据结构类型、结构材料和荷载情况等因素选取阻尼比。

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9.2.2结构有限元模型可分为体现结构设计状态的初始有限元模型（0号模型）、体现结构建成完工投入使用时实际状态的基准有限元模型（1号模型），以及反映结构当前状态的有限元模型（2号模型）。

9.2.3应选取合适的模型修正方法，基于结构监测数据、模态参数识别及损伤识别结果，对结构有限元模型进行修正。

9.3结构抗震性能评价

9.3.1应综合考虑抗震设防类别、设防烈度、场地条件、结构的特殊性、建造费用、震后损失和修复难易程度等各项因素，选定结构抗震性能目标以及性能指标。

9.3.2结构抗震性能评价分为两级，一级评价以宏观控制和抗震构造鉴定为主，二级评价以抗震验算为主、结合抗震构造鉴定进行综合评价。

9.3.3在对既有结构进行抗震性能评价前，应首先进行一般性调查，主要内容包括收集结构勘察、设计、施工、竣工和质量验收评定记录等资料，调查结构自运营以来的荷载情况、维修保养、加固改造、事故处理、检查测试等情况。

9.3.4一级评价在一般性调查的基础上，通过结构现状检查、材料强度测定和抗震构造措施检查等综合判断结构是否满足抗震性能目标要求。

9.3.5二级评价应结合构造检查以结构抗震验算为主，宜采用修正后的当前有限元分析模型（2号模型）进行不同地震水准下结构的内力和变形验算，评价结构是否满足相应地震水准下的抗震性能水准要求。

9.3.6结构抗震性能评价结果划分为三类：

a)满足抗震性能目标要求，结构安全适用，不必采取措施；

b)基本满足抗震性能目标要求，结构整体基本安全适用，个别部位应采取措施；

c)不满足抗震性能目标要求，影响结构安全或正常使用，应采取相应的维修、加固、改变用途或

拆除等措施。

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附录 A

强震动监测台阵系统组成

（资料性附录）

图A.1 强震动监测台阵系统组成框图10

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附录 B

远程通讯检查记录表

（规范性附录）

表 B.1 远程通讯检查记录表

注：参数设置、通道零位电压检查表格可根据实际需要自行增减。

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附录 C

现场检查记录表

（规范性附录）

表 C.1 现场检查记录表

注：传感器灵敏度表格可根据实际传感器数量自行增减。

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参考文献

[1]GB/T 18207.1-2008 防灾减灾术语第1部分：基本术语，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会，2008年.

[2]GB50011-2010建筑抗震设计规范，中国人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监

督检验检疫总局，2010年.

[3]CECS 333：2012 结构健康监测系统设计标准，中国工程建设标准化协会，2012年.

[4]DLT 5416-2009 水工建筑物强震动安全监测技术规范，中国人民共和国国家能源局，2009年.

[5]JSGC-03 中国数字强震动台网技术规程，中国地震局，2005年.

[6]中国数字测震台网数据规范，中国地震局，2007年.

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/q75l.html