论文摘要：金属屋面健康监测关键技术研究

金属屋面板广泛应用于火车站、机场航站楼、体育场馆等低层建筑的屋面维护系统中。但恶劣天气下受强风雨雪影响，会出现金属屋面板板材变形、扣合连接脱离、螺钉松动、甚至面板被风掀飞等损坏情况。屋面维护系统的破坏不仅会影响主体结构的维护效果，更严重的是会危及周围人身安全并带来巨额经济损失。因此，选取关键部位布设传感器进行监测，构建金属屋面健康监测系统，对可能发生的破坏进行预警和预先维护，具有重要的社会和经济价值。

本文结合建筑行业发展的实际工程需求，对构建金属屋面健康监测系统的相关技术进行了前期研究。

首先，以标准低矮建筑TTU(Texas Tech University Building Model)模型为研究对象，对其建立实尺模型进行三维定常风场进行数值模拟，分析不同风向角下模型表面的风压分布，研究建筑表面正负风压分布最大区域，为构建低层建筑屋面无线传感器监测网络的传感器布设提供依据。

接下来，以直立锁边金属屋面板为研究对象，根据连接情况将其简化为对边简支对边自由矩形薄板进行理论计算分析，进而建立实尺模型，准确描述屋面板几何结构和连接方式，通过静力结构的有限元仿真，得到了不同风载荷下金属屋面板变形的挠度和应力分布情况，并与理论计算值和实验值进行对比。

然后，依据仿真结果确定的监测量并在分析传感器工作环境的基础之上，结合应用于实际工程的现状，制定了采用电感式接近开关及位移传感器对螺钉松动和屋面板变形状况进行监测的方案。

随后，针对传感器不具备无线通信的特点进行了传感器节点的设计，对其进行处理器模块、传感器模块、无线通信模块等电路硬件设计，并对节点编写程序进行软件设计。

最后，搭建了实验平台并在LABVIEW软件中设计了实验数据显示界面，通过实验证明了设计的监测方案和传感器节点有效，为后续构建金属屋面健康监测系统提供了基础。

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