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文档简介
福建省工程建设地方标准DB
工程建设地方标准编号:DBJ/T
住房和城乡建设部备案号:J
建筑结构动力特性及动力响应
检测技术规程
Technicalspecificationforinspectingdynamic
characteristicsanddynamicresponseofbuildingstructures
(报批稿)
20**-**-**发布20**-**-**实施
福建省住房和城乡建设厅发布
前言
本规程是根据福建省住房和城乡建设厅《关于印发2012年科学技术项目计划的通知》
(闽建科[2012]23号)的要求,规程编制组进行了广泛调查研究,认真总结实践经验,参考
国内外有关先进标准,并在广泛征求意见的基础上,编制了本规程。
本规程共7章和1个附录,主要技术内容是:1总则;2术语和符号;3基本规定;4检
测仪器设备;5建筑结构动力特性检测;6建筑结构动力响应检测;7检测报告的编写;附
录等。
本规范由福建省住房和城乡建设厅负责管理,由福建省建筑科学研究院负责具体技术内
容的解释。各单位在执行过程中,如有意见和建议,请及时反馈给福建省住房和城乡建设厅
科技与设计处(地址:福州市北大路242号,邮编:350001)和福建省建筑科学研究院(地
址:福州市杨桥中路162号,邮编:350025),以供今后修订时参考。
本规程主编单位:福建省建筑科学研究院
福建省骏业市政工程有限公司
本规程参编单位:福建农林大学
福建江夏学院
厦门市广厦工程建设有限公司
福建省泷澄建设集团有限公司
福建省启荣建设工程有限公司
本规程主要起草人:吴小波浦沪军夏杨吴燊廖飞宇宋汉东吴建国陈旻叶建进
张党生朱启新陈得立林伟光林坤耿丽张腾明郑稣庭
本规程主要审查人:林友勤李命成晏音吴武玄罗军张铮陈亚亮
目次
1总则..............................................................................................................................................1
2术语和符号....................................................................................................................................2
2.1术语.........................................................................................................................................2
2.2符号.........................................................................................................................................3
3基本规定.......................................................................................................................................4
4检测仪器设备...............................................................................................................................6
4.1传感器的选择.......................................................................................................................6
4.2动态数据测试系统技术要求................................................................................................6
4.3仪器设备维护........................................................................................................................7
5建筑结构动力特性检测...............................................................................................................8
5.1检测方法...............................................................................................................................8
5.2数据处理...............................................................................................................................8
5.3结果评价...............................................................................................................................9
6建筑结构动力响应检测.............................................................................................................11
6.1一般规定.............................................................................................................................11
6.2检测方法.............................................................................................................................11
6.3数据处理.............................................................................................................................12
6.4结果评价.............................................................................................................................12
7检测报告的编写.........................................................................................................................14
附录A建筑结构动力检测原始记录...........................................................错误!未定义书签。
本规程用词说明..............................................................................................................................16
引用标准目录..................................................................................................................................17
附:条文说明..................................................................................................................................18
Contents
1GeneralProvisions...........................................................................................................................1
2TermsandSymbols.........................................................................................................................2
2.1Terms........................................................................................................................................2
2.2Symbols....................................................................................................................................3
3BasicRequirements.........................................................................................................................4
4InspectionInstrumentsandEquipments.........................................................................................6
4.1SensorsSelection....................................................................................................................6
4.2TechnicalRequirementsofDynamicDataAcquisitionSystem..............................................6
4.3MaintenanceofInstrumentsandEquipments..........................................................................7
5InspectingDynamicCharacteristicsofBuildingStructures...........................................................8
5.1InspectingMethods.................................................................................................................8
5.2DataProcessing.......................................................................................................................8
5.3ResultsEvaluation...................................................................................................................9
6InspectingDynamicResponseofBuildingStructures.................................................................11
6.1General...................................................................................................................................11
6.2InspectingMethods...............................................................................................................11
6.3DataProcessing.....................................................................................................................12
6.4ResultsEvaluation.................................................................................................................12
7WritingofInspectionReport.........................................................................................................14
AppendixAOriginalRecordforInspectingDynamicCharacteristicsofBuildingStructures....15
ExplanationofWordinginThisCode.............................................................................................16
ListofQuotedStandards..................................................................................................................17
Addition:ExplanationofProvisions................................................................................................18
1总则
1.0.1为规范建筑结构动力特性和动力响应的检测方法和程序,保证检测方法的科学性,保
证检测结果的可靠性,制订本规程。
1.0.2本规程适用于各类建筑结构的固有频率、阻尼比和振型的检测,以及建筑结构受不同
振源激励的动力响应参数检测。
1.0.3按本规程进行建筑结构动力特性和动力响应检测时,除应遵守本规程的规定外,尚应
符合国家现行有关标准的规定。
1
2术语和符号
2.1术语
2.1.1传感器频响范围sensorfrequencyrange
传感器在此频率范围内,输入信号频率的变化不会引起其灵敏度和相位发生超出限值的
变化。
2.1.2动力特性dynamiccharacteristic
表示结构固有特性的基本物理量,如固有频率、阻尼比和振型等。
2.1.3动力响应dynamicresponse
表示结构受动力输入作用时的输出,如位移响应、速度响应、加速度响应等。
2.1.4横向灵敏度transversesensitivity
传感器沿主轴方向振动时其垂直于主轴方向的振动幅值与主轴方向振动幅值之比,用百
分比来表示。
2.1.5环境激励法ambientexcitationmethod
利用结构周围环境随机激励引起的振动来识别结构动力特性的一种方法。
2.1.6灵敏度sensitivity
表示传感器信号输出幅值与被测信号的输入幅值之比。
2.1.7频率特性frequencycharacteristic
表示结构振动频率的基本物理量,一般包括幅频特性和相频特性。
2.1.8频率范围frequencyrange
传感器或测振系统正常工作的频带,在这个频带内输入信号频率的变化不会引起它们的
灵敏度发生超出指定的百分数的变化。
2.1.9随机振动randomvibration
在未来任一给定时刻,其瞬时值都不能精确预知的振动。
2.1.10相位差phasedifference
不同信号内相同频率对应两谐波分量之间的相位角之差。
2.1.11信噪比signaltonoiseratio
表示放大器的输出信号的电压与同时输出的噪声电压的比,常用分贝数dB表示。
2.1.12优势频率dominantfrequency
2
在谱密度曲线上与最大值对应的频率。
2.2符号
FFT——快速傅里叶变换
Gxf——自功率谱函数
互功率谱函数
Gxyf——
T——周期
a——加速度
dB——分贝
f——频率
采样频率
fs——
——阻尼比
——圆频率
3
3基本规定
3.0.1建筑结构动力特性和动力响应的测试应委托具有相应检测资质的检测机构进行;检测
人员应经过专业技术培训并具有相应的检测能力。
3.0.2建筑结构动力特性及动力响应检测方案编制前,进行建筑结构的状况调查和资料收集
时宜包括下列内容:
1工程场地勘察报告、结构设计、施工及竣工资料;
2历年来结构检测、维修与加固资料;
3建筑物实际使用条件和内外环境;
4建筑场地及其邻近的振源分布状况;
5已确定振源的振动属性及传播路径;
6进行建筑结构动力检测的原因调查。
3.0.3建筑结构动力特性及动力响应检测方案的制定宜包括下列内容:
1工程概况
2检测目的;
3检测依据;
4检测设备及要求;
5检测内容及具体方法;
6测点布置;
7安全技术措施。
3.0.4下列情况下建筑结构的检测方案宜进行专门技术论证:
1甲类或复杂的乙类抗震设防类别的高层与高耸结构、大跨空间结构;
2特殊及结构型式复杂的建筑,尤其是古建筑;
3发生严重事故,经检测、处理与评估后恢复施工或使用的建筑结构;
4荷载或者激励源比较特殊的建筑结构;
5其他需要论证的建筑结构。
3.0.5测点布置应符合下列规定:
1测点的位置、数量应根据结构类型、设计要求及检测项目确定;
2应反映检测对象的实际状态及变化趋势;
4
3测点的数量应有冗余量,应在重要部位增加测点;
4应便于检测设备的安装、测读、维护和更换;
5不应妨碍检测对象的正常使用。
3.0.6建筑结构动力特性及动力响应检测可按照以下步骤进行:
1布置测点;
2选择并安装传感器;
3调试测量系统;
4选择合适的激励方法并施加激励;
5采集数据并保存。
3.0.7对建筑结构进行现场动力检测时,不得对建筑结构造成损害。
3.0.8对建筑结构进行动力检测时,应制定安全保护措施,并满足相应设备操作安全规程和
相关国家安全规程。
3.0.9实测电子数据和影像资料应完整保存并按相关规定存档。
5
4检测仪器设备
4.1传感器的选择
4.1.1传感器的选型应按下列原则进行:
1应根据具体的测试参数要求选择合理的传感器类型;
2应采用测量精度高、稳定性良好、抗干扰能力强、信噪比满足实际工程需求的传感
器;
3传感器应满足实际工作环境要求。
4.1.2传感器的性能应符合下列要求:
1传感器应具有良好的线性度;
2传感器应具有稳定的灵敏度及良好信噪比;
3传感器的漂移应控制在允许的范围内;
4传感器应选择合理的供电模式。
4.2动态数据测试系统技术要求
4.2.1动力响应检测前,应估计被测量参数的最大值,最大值宜落在量程的1/2~2/3之间,
然后调整分析仪器的量程。
4.2.2测试系统由传感器、信号放大调理器、信号传输(有线或无线)、动态信号采集分析
仪等组成,测试系统的选择应符合下列要求:
1测试系统选择应符合检测项目与方法及系统功能的要求,并具有稳定性、耐久性、
兼容性和可扩展性;
2检测系统通频带应包括被测结构的感兴趣频率范围,信噪比应大于80dB;
3测得信号的信噪比应符合实际工程分析需求;
4应根据检测方法的要求选择安装方式,安装方式应牢固,安装工艺及耐久性应符合
监测期内的使用要求。
4.2.3信号放大调理器应符合下列要求:
1放大器应采用带滤波功能的多通道放大器,低通滤波应大于24dB/oct,上限频率可
进行分档切换;
2放大器频响范围:低频不大于0.5Hz,高频大于传感器上限频率;
6
3噪声水平:时间漂移小于3μV/h,温度漂移小于1μV/℃,噪声水平折算至输入端应
低于2μV;
4多通道放大器各个通道间应无串扰,各通道应相位一致、频响范围相同。
4.2.4数据采集与记录应符合下列要求:
1数据采集与记录宜采用多通道数字采集和存储系统;
2A/D转换器位数应不小于16位;
3系统准确度应不低于0.5%。
4.2.5信号分析系统宜具有基本的数字信号处理功能:
1预处理分析功能;
2时域幅值统计功能;
3滤波功能;
4谱分析功能;
5倍频程分析功能;
6提供多种格式数据转换功能。
4.3仪器设备维护
4.3.1测试系统应定期进行检定或校准。
4.3.2测试系统在使用、运输和保管过程中应有防水、防尘、防雷电、防潮、防曝晒和防剧
烈振动保护措施。
4.3.3仪器设备应在仪器规定的工作环境使用。
7
5建筑结构动力特性检测
5.1检测方法
5.1.1建筑结构动力特性检测宜采用环境激励法或初位移法。
5.1.2仪器参数设置应遵循以下原则:
1采样频率:应符合奈奎斯特定律要求,宜为被测结构最大关注频率的10倍以上;
2采样时间:对于环境振动检测应不少于30min。
5.1.3传感器的布置应遵循以下原则:
1当分批次测试时,参考点应避开振型节点;
2传感器布置的数量应与拟测振型相关,检测前应根据理论计算的振型合理设置测点;
3在所需测定建筑结构理论振型的峰、谷点上布设传感器,用特性相同的多个传感器
和多通道数据采集仪,同时测记各测点的振动响应信号;
4当因传感器数量不足或其它因素而需要分多批测试时,可将结构振动测试划分成若
干测站,选择并共用一个相同的参考点,在参考点和各测点分别布设传感器,用特性相同的
多个传感器和多通道数据采集仪,同时测试记录各测点的振动响应信号;
5多测站采样时,每个测站的采样频率和采样时间应一致。
5.1.4应根据检测参数,选择合适的检测方向,传感器宜沿结构竖向和两个水平主轴方向布
置。
5.1.5应根据所需频率范围设置低通滤波频率。
5.2数据处理
5.2.1建筑结构动力特性检测应对数据做以下预处理:
1信号标定和变换;
2零点漂移;
3记录波形和长度检验;
4消除趋势项;
5滤波处理和重采样;
6其他必要的预处理。
8
5.2.2采用FFT进行频谱分析时,为消除旁瓣干扰,应对信号进行加窗处理,宜选全程数
据进行频域平均,平均次数不宜小于32次,且重叠率宜不小于1/2。
5.2.3建筑结构动力参数的识别方法可采用频域识别法、时域识别法和时频域识别法等。
5.2.4对精度要求不高且模态分布不密集的信号采用频域识别法进行识别时,可用峰值拾取
法直接判断,否则宜采用专业模态分析软件进行分析。
5.2.5采用频域峰值法进行识别宜包括以下内容:
1进行固有频率的判断,固有频率的判断宜遵循以下原则:
1)FFT自功率谱(幅值谱)的最大峰值处;
2)频响函数分析中,自振频率处相干函数较大,宜接近等于1;
3)对于相同方向的多个测点,各测点在自振频率处具有近似同相位或反相位的特点。
2阻尼比确定,建筑结构的实测阻尼比宜取用多次试验所得结果的平均值;
3当各个模态的自振频率分的较开,且结构阻尼比较小时,振型之比可按下式计算:
Gaapk(i)
ki(5.2.5)
Gaapp(i)pi
式中:Gaapk—测点p、k的互功率谱;
Gaapp—测点p的自功率谱;
、自振频率对应不同自由度的振型函数值,其正负号可由互功率谱在相
kipi—
应自振频率处的相位来确定。
5.2.6宜采用至少2种方法对结构动力参数进行识别。
5.3结果评价
5.3.1当建筑结构的实测频率大于理论计算频率,可认为结构实际整体刚度大于理论计算刚
度,反之则实际刚度偏小,应进一步查明原因。
5.3.2当有历史数据时,可通过实测自振频率和历史数据的对比,判断建筑结构的技术状况
是否出现劣化。
5.3.3实测振型与理论计算振型的相关性可通过模态保证准则MAC值来判定。
5.3.4实测自振频率与理论计算频率的偏差率应按下式计算:
ff
sl100%(5.3.4)
fs
式中:—实测自振频率与理论计算频率的偏差率;
9
结构实测自振频率;
fs—
fl—结构理论计算频率。
5.3.5MAC值应按下式计算:
T2
ae
()
MAC(a,e)TT5.3.5
aaee
式中:判断实测振型与理论计算振型相关性的保证准则值;
MAC(a,e)—
结构理论计算振型向量;
a—
结构实测振型向量。
e—
5.3.6当模态的频率偏差率小于5%,振型模态保证准则MAC值大于0.9,可认为理论计算
模型与实际结构的动力行为吻合良好。
10
6建筑结构动力响应检测
6.1一般规定
6.1.1建筑结构动力响应测试前应了解振源类型及其特性,参数选择宜按表6.1采用。
表6.1结构响应测量参数
频率范围
振源类型时间特征(s)加速度特征(g)测量参量
(Hz)
交通运输(公路&铁路)
1~1001~60(C)0.01~0.2Pvth&Path
地面传播
爆破振动地面传播1~10000.01~10(T)0.01~1.0Path
打桩地面传播1~5001~30(T)0.01~0.5Path
室外机械地面传播1~3001~100(C)0.01~0.3Path
室内机械1~10001~300(C)0.01~0.4Path
人的活动0.1~1000.1~10(T)0.01~0.1Path
环境风0.1~1010~600(C)0.01~0.2Pvth&Path
地震—1~300(T)0.01~3.0Pvth&Path
注:C—连续的;T—瞬态的;Pvth—质点的速度时间历程;Path—质点的加速度时间历程。
6.1.2结构动力响应检测的测点应按照测试的要求和目的布置,宜布置在测量参数值较大的
部位。
6.1.3结构动力响应测试数据的采集记录,应保证所采集的信息波形不失真,进行模拟—数
字量转换时,采样频率宜大于所关心的结构自振频率上限的10倍。
6.2检测方法
6.2.1根据检测的目的,测点的选择应具有代表性,能够使测量结果正确反映所代表区段的
振动状况,宜按照以下原则进行测点布置:
1根据振源的范围、传播方向、振动衰减大致规律布置测点,即离振源近时测点间距
离小,离振源远时测点间距离大;
2建筑结构或构件的动位移、动应变的测点宜布置在变形大、动力效应大的控制位置
上;
3宜在建筑物内不同高度的几个测点上同步测量;
4宜在建筑物地面、基础上布置测点。
11
6.2.2除特别规定外,振动控制方向应包括竖向和两个水平主轴方向。
6.2.3建筑结构动力响应检测时,应选择具有代表性的工况进行测试。
6.3数据处理
6.3.1采集数据应按照本规程第5.3.1条进行信号预处理。
6.3.2周期振动、随机振动、瞬态振动等不同类型振动产生的信号,应采用相应的数据处理
方法。
6.3.3环境振动宜通过振动加速度级La进行评定。La应按下式计算:
La=20lg(a/a0)(6.3.3)
式中:La—振动加速度级(dB);
a—振动加速度有效值(m/s2);
-62
a0—基准加速度,a0=10m/s。
6.4结果评价
6.4.1结构振动的影响应根据现场的状况调查结果及结构动力响应检测结果进行综合分析。
6.4.2评价振动的影响,可按照下列步骤进行:
1调查建筑和振源的状况;
2结构动力响应检测;
3数据处理;
4确定评价依据;
5综合分析评价。
6.4.3结构动力响应的检测结果可用于振动影响的评价,评价方法应符合下列要求:
1城市区域环境振动的评定方法及限值要求应符合《城市区域环境振动标准》GB
10070的规定;
2工程结构遭受各种振源引起的振动对工程结构影响的评价方法可参照《机械振动与
冲击建筑物的振动振动测量及其对建筑物影响的评价指南》GB/T14124的要求;
3各种工程爆破引起的工程结构动力响应的评价应符合《爆破安全规程》GB6722的
规定;
4住宅建筑(含商住楼)内部振动源对居住者的干扰的评价,应符合《住宅建筑室内
振动限值及其测量方法标准》GB/T50355的规定;
12
5工业振动对古建筑结构的影响的评价,应符合《古建筑防工业振动技术规范》
GB/T50452给出的评定方法及限值的要求;
6交通振动及建筑施工振动对建筑结构的影响的评价,应符合《建筑工程容许振动标
准》GB50868给出的评价方法及限值的要求。
13
7检测报告的编写
7.1.1现场检测记录可参照附录A。
7.1.2检测报告应包括以下内容:
1工程概况
2检测依据、目的和要求;
3技术措施:检测仪器与检测方法;
4现场检测情况:日期、天气、异常现象、环境情况和明显缺陷情况;
5检测结果及数据分析;
6检测结论与建议;
7说明检测结果所必须的其他信息。
7.1.3检测报告应突出重点、文理通顺、表达清楚、结论正确、信息完整。
14
附录A建筑结构动力检测原始记录
工程项目
检测依据
检测工况
检测仪器检测环境
检测地点测点数量
采样频率检测时间
采集仪通道号测点编号传感器编号检测位置文件名备注
测点位置
示意图
数据文件名及存
储位置
检测人员校核人员检测日期
15
本规程用词说明
1为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用
词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的用词:
正面词采用“必须”;
反面词采用“严禁”。
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:
正面词采用“应”;
反面词采用“不应”或“不得”。
3)表示稍有选择,在条件许可时首先这样做的用词:
正面词用“宜”或“可”;
反面词采用“不宜”。
2条文中指定按其他有关标准、规范执行时,写法为“应符合……的规定”。非必须按
所指定的标准、规范或其他规定执行时,写法为“可参照……执行”。
16
引用标准目录
1《爆破安全规程》GB6722
2《建筑工程容许振动标准》GB50868
3《城市区域环境振动标准》GB100704
4《机械振动与冲击建筑物的振动振动测量及其对建筑物影响的评价指南》GB/T
14124
5《机械振动与冲击加速度计的机械安装》GB/T14412
6《住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准》GB/T50355
7《古建筑防工业振动技术规范》GB/T50452
17
福建省工程建设标准
建筑结构动力特性及动力响应
检测技术规程
Technicalspecificationforinspectingdynamic
characteristicsanddynamicresponseofbuildingstructures
工程建设地方标准编号:
住房和城乡建设部备案号:
条文说明
18
制订说明
《建筑结构动力特性及动力响应检测技术规程》DBJ/T**-**-2016经福建省住房和城乡
建设厅**年*月*日以闽建科[**]*号文批准发布,并经住房和城乡建设部**年*月*日以建标
标备[**]*号文批准备案。
本规程在编制过程中,编制组对我省主要建筑结构检测评估单位在建筑结构动力特性试
验检测情况进行了调查研究,认真总结实践经验,收集了大量资料,针对近年来桥梁结构试
验检测中存在的问题,总结了建筑结构动力特性检测技术的研究成果和实践经验,同时参考
借鉴了国内相关技术标准,通过广泛征求意见,反复修改后制订的。
为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执行
条文规定,《建筑结构动力特性及动力响应检测技术规程》编制组按章、节、条顺序编制了
本规程条文说明,对条文规定的目的、依据、以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但
是,本条文说明不具备与规程正文同等的法律效力,仅供使用者作为理解和把握标准规定时
参考。
19
目次
1总则..........................................................................................................................................21
2术语和符号..................................................................................................................................22
2.1术语...................................................................................................................................22
2.2符号...................................................................................................................................22
3基本规定......................................................................................................................................23
4仪器设备......................................................................................................................................24
4.1传感器的选择与布置.......................................................................................................24
4.2动态数据采集系统技术要求...........................................................................................24
4.3设备维护...........................................................................................................................24
5建筑结构动力特性检测..............................................................................................................25
5.1检测方法...........................................................................................................................25
5.2数据处理...........................................................................................................................25
6建筑结构动力响应检测..............................................................................................................28
6.1一般规定...........................................................................................................................28
6.2检测方法...........................................................................................................................28
6.3数据处理...........................................................................................................................28
6.4评价方法...........................................................................................................................29
7检测报告的编写..........................................................................................................................30
20
1总则
建筑结构处于自然环境中,其不可避免地遭受到环境侵蚀、材料老化、地基不均匀沉
降、灾害荷载(风、地震、爆破、冲击、火灾等)及其耦合作用等影响,必然产生损伤累积,
导致结构抗力衰减,极端情况下就会引发灾难性倒塌破坏。因此,为了保障建筑结构的安全
性、适用性与耐久性,对于长期在役的建筑结构进行动力性能检测,适时地对其结构健康状
况做出正确评估,及时进行维修加固,具有重要的理论意义和工程实用价值。
该规程将进一步规范建筑结构动力特性检测方法及动力响应的评价标准,为新建及既
有建筑物在偶然荷载作用下(风、地震、爆破、撞击、火灾等)及长期服役中的可靠性评估
提供技术支持。同时,该标准是《建筑结构检测技术标准》、《建筑抗震设计规范》、《建
筑抗震鉴定标准》、《地基动力特性测试规范》等标准或规程的必要补充,对完善建筑结构
综合检测技术和安全评价将提供一定的参考。该标准提供了建筑结构动力特性检测和动力响
应评价的有效方法,对结构抗震、抗风、抗爆、防撞等研究及应用提供参考。
1.0.1本条阐述了规程的编制目的。制定本规程的目的,是为了规范动力检测这一新型检测
技术在工程质量检测中的程序和方法,提高检测结果的可靠性,从而更好地促进该技术的应
用和推广。
1.0.2本条规定了规程的适用范围及意义。目前较为成熟的动力检测范围有:建筑结构动力
特性的检测和建筑结构在各种外部激励作用下的动力响应检测。不同振源包括交通振动、台
风、爆破、机械振动与冲击、建筑施工振动等。
1.0.3阐述了本规程与其他相关规程的关系。应遵守协调一致、互相补充的原则,即无论是
本规程还是其他相关规程,在进行动测法检测时都应遵守,不得违反。
21
2术语和符号
2.1术语
本节所列术语一般为其在本规程中出现时,其含义需要加以界定、说明或解释的重要词
汇。尽管在界定和解释术语时考虑了术语的习惯和通用性,但理论上这些术语仅在本规程中
有效,列出的目的主要是防止出现错误理解。当本规程列出的术语在本规程以外使用时,应
注意其可能含有与本规程不同的含义。其中2.1.10条中的环境激励一般指海浪、风、交通等
激励,该方法也可称为脉动法。
2.2符号
本节所给出的符号可分为三类:动测系统性能参数符号、动测系统计算参数符号、动测
系统统计参数符号,其大部分与有关规程一致。
22
3基本规定
3.0.1本条规定了动力检测的执行机构,以及对具体检测人员的要求。
3.0.2规定了制定检测方案前应该搜集的资料和状况调查。
3.0.3规定了制定检测方案应该包括的内容。
3.0.4规定了建筑结构的检测方案宜进行专门技术认证的范围。
3.0.5规定了检测测点的布置原则。
测点布置时宜尽可能缩短信号的传输距离,应避开地下管道、电磁场、噪声和射线等。
3.0.6规定了动力检测的一般步骤。一般情况下,在检测开始前需要有一个明确的检测目标,
用以确定试验目的以及要测量的量,包括要求的精度和可靠性。同时,还需要确定影响测量
设备和测量技术选择的与仪器不相关因素,包括测量人员的有效性、成本、测量需要的时间、
时间安排表以及可行的数据分析、确认和显示技术。接下来要考虑的有测量的环境条件、振
动的频率范围、幅值、动态范围以及理论方向的估计。需要这些信息作为合适选择测量设备
的准则。
在数据的调试过程中,若记录曲线出现漂移情况,一般从以下几点查找原因:检查电源
是否正常、检查测线接头是否包好、检查振动传感器是否与被测点固定好、检查输入插座是
否可靠。传感器的具体安装方式可参考《机械振动与冲击加速度计的机械安装》GB/T14412。
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4仪器设备
4.1传感器的选择与布置
4.1.1~4.1.2规定了传感器的选型、性能要求。目的是为了避免测量时可能因传感器的选择
不当产生的误差。传感器的使用量程不宜超过其最大量程的80%。
4.2动态数据采集系统技术要求
4.2.1规定测量参数的最大值宜落在量程的1/2~2/3之间是为获得最大信噪比。
4.2.2~4.2.4规定了动测设备采集系统的基本要求。目的是为了避免测量时可能产生的误
差。若测试仪器对测试系统质量和刚度有明显影响,可通过修正方法予以消除。如果在采集
过程中出现通信异常,数据采集应该不受影响,正常存储采集数据,并可在通信恢复后续传
断点之后采集的数据;如在采集过程中出现异常状况,异常状况前采集的数据应该不受影响,
异常状况排除后,采集数据可正常导出。
4.3设备维护
4.3.1~4.3.3规定了动测系统在使用、运输和保管过程中的注意事项,是为了避免仪器损坏
而给测量带来误差。对一些特别重要的检测,在检测前宜对仪器的主要指标进行专门标定。
24
5建筑结构动力特性检测
5.1检测方法
5.1.1建筑结构动力特性检测一般采用环境激励法,对于仅需要获得结构基本模态的,可采
用初始位移法、重物撞击法等方法。如结构模态密集,或者结构特别重要其条件许可,则可
以采用稳态正弦激振方法,手段和适用范围可参照国家现行标准《建筑抗震试验方法规程》
JGJ101。对于单点激励法测试结果,必要时可采用多点激励法进行校核。对于大型复杂结构
宜采用多点激励方法。
5.1.2奈奎斯特定律:采样过程所应遵循的规律,又称取样定理、抽样定理。采样定理说明
采样频率与信号频谱之间的关系,是连续信号离散化的基本依据。采样定理是1928年由美
国电信工程师H.奈奎斯特首先提出来的,因此称为奈奎斯特采样定理。
5.1.3动力特性检测时,测点应沿结构高度布置在振型曲线上位移较大的部位,即在某一振
型上结构振动时位移为“零”的不动点,为此建议在试验前通过理论计算进行初步分析,对可
能产生的振型大致做到心中有数。平动周期检测时测点在每层结构的质心附近布置传感器,
扭转周期检测时测点应在楼层平面上对称布置,层数较多时可以隔层布置,且尽量布置在可
以避开人为干扰的位置。
5.2数据处理
5.2.1采集得到的振动信号数据首先需要进行标定变换,使之还原成具有相应物理单位的数
字信号数据。其次由于采集到的振动信号数据可能存在放大器随温度变化产生的零点漂移、
传感器频率范围外低频性能的不稳定以及传感器周围的环境干扰等因素,大多都含有一定的
趋势项。趋势项的存在,会使时域中的相关分析或频域中的功率谱分析产生很大的误差,甚
至使低频谱完全失去真实性,所以必须将其消除。滤波的主要作用有滤除信号中的噪声或虚
假成分、提高信噪比、平滑数据、抑制干扰、分离频率等。滤波器按频率范围分类有低通滤
波器(LPF)、高通滤波器(HPF)、带通滤波器(BPF)、带阻滤波器(BSF)和梳状滤
波器。按照数学运算方式考虑,数字滤波又分为时域滤波方法和频域滤波方法。
5.2.3~5.2.4本条规定为常用结构动力参数的识别方法。一般而言工程结构动力参数的识
别方法具体有以下几种:
1结构模态参数的频域识别法
25
结构模态参数的频域识别法,是基于结构传递函数或频率响应(简称频响函数)在频域内
识别结构的固有频率、阻尼比和振型等模态参数的方法。频域法可分为单模态识别法、多模
态识别法、分区模态识别法和频域总体识别法。对小阻尼且各阶模态耦合较小的系统,用单
模态识别法可达到满意的识别精度。而对模态耦合较大的系统,必须用多模态识别法。对于
单自由度体系而言,一般采用幅值法、分量法以及导纳圆法,而对于多自由度体系,SISO
法和SIMO法被较多的采用。频域法的最大优点是利用频域平均技术
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