建筑结构试验课件第七章 结构动力特性试验.ppt

1、第七章结构动力特性试验，主要内容为7.1概要7.2人工激励法测定结构动力特性7.3环境随机振动法测定结构动力特性7.1概要，建筑结构动力特性反映结构本身固有的动力性能。 主要内容是结构的自激振荡频率、衰减系数、振动型等基本残奥仪表，也称为动力特性残奥仪表或振动模态残奥仪表。 这些特性由结构形式、质量分布、结构刚性、材料特性、结构连接等因素决定，但与外负荷无关。 建筑结构动力特性试验测量结构动力特性残奥表是结构动力试验的基本内容，研究建筑结构或其他工程结构的抗震、抗风或其他抗动载荷性能和能力时，必须进行结构动力特性试验，了解结构的自振特性。 7.1概要、在1构造抗震设施修订中，为了确定地震作用的

2、大小，有必要知道各构造的自激振荡周期。 同样，对于建筑物地震后的加固修复，也需要理解结构的动力特性，建立结构的动力修正模型，进行地震反应分析。 测量两个结构的动力特性，了解结构的自激振荡频率，可以避免、防止动载荷作用引起的干扰和结构的共振和振动现象。 在修订中可以使结构避免干扰源的影响，同样可以防止结构本身的动力特性对仪器设备的工作产生干扰的影响，有助于采取相应措施寻找进行隔振、隔震或隔震。 三结构动力特性试验可为检测和诊断结构损伤积累提供可靠的资料和资料。 由于结构体受到动力，特别是在地震作用时，结构体受到损伤而破裂，结构体的刚性发生变化，由于刚性的降低，结构体的自振周期变长，衰减变大。 由

3、此，能够根据结构自身的固有特性的变化识别结构物的损伤程度，为结构的可靠度诊断和剩馀寿命的估计提供依据。 7.1概述建筑结构的动力特性可根据结构动力学理论进行修正。 但是，由于实际结构的组成、材料和连接等因素，通过简化修正算法得到的理论数据往往有一定的误差。 关于结构阻尼系数，只能通过实验来确定。 因此，建筑结构的动力特性试验成为动力试验中极其重要的组成部分。7.1概述、结构动力特性试验以研究结构的自振特性为主，它可以通过小振幅试验求得，不会给结构造成过大的振动和损伤，因此可以经常在现场进行结构的实物试验，如本章介绍的试验例。 随着对结构动力反应的研究需要，目前许多结构动力试验，特别是研究地震、

4、风震反应的抗震动力试验，也可以通过试验室内的模型试验来测定其动力特性。 7.1概述人工激励法是早期使用的方法，试验得到的资料数据直观简单、易于处理的环境随机振动法是基于计算机技术发展而采用数理统一处理数据的新方法，由于是利用环境脉动的随机激励，不需要激励设备，特别是现场试验任何一种方法都可以测量结构的各种自激振荡特性残奥表。7.2人工激励法测定结构动力特性、7.2.1结构自激振荡频率1、自由振荡法的定义：试验中采用初位移或初速度的突脱或突加载荷的方法，使冲击载荷作用于结构产生自由振荡。 现场试验：反冲击振动器对结构产生冲击负荷的工业现场：利用锤子、冲压机或行驶的纵横制动产生垂直或水平的自由振动

5、的桥梁：装载车越过障碍物或突然制动产生冲击负荷。 模型试验：锤击法对模型赋予自由振动。 根据测量仪的记录，可以得到结构上的衰减自由振动曲线。 振动时间序列曲线通过根据记录磁带的速度和时间坐标测量振动波形的周期，求出结构的自激振荡频率f1T。7.2人工激励法测量结构动力特性，7.2.1结构自激振荡频率测量2，强迫振荡法强迫振荡法又称谐振法。 一般采用惯性机械离心振荡器对结构施加周期性简谐振动，模型试验时采用电磁振荡器进行振荡，使结构和模型产生强迫振动。 从结构动力学可以看出，如果扰动力的频率和结构自振频率相等，结构就会共振。 利用激励器，激励频率的特征可以连续变化，当结构谐振时，振幅出现极大值，

6、此时的激励器的频率为结构的自激振荡频率。 7.2人工激励法测量了结构动力特性，7.2.2结构衰减的测量衰减对振动效果有很大影响，与结构形式、材料性质、连接、支撑有关。 在校正振幅时考虑阻尼的影响。 结构体系衰减大，结构弹性小，消耗地震载荷能，结构有利。 1 .用自由振动法决定衰减2 .用强制振动共振曲线决定结构的衰减3 .根据动力系数求出你的比。 7.2人工激励法测定了结构动力特性，7.2.3振动型测定结构各点的位移、速度、加速度是时间和空间的函数。 单自由度对应频率有一个，只有一个模式多自由度对应固有振动频率和几个模式多自由度模式：第一模式、第二模式、的7.2人工激励法测量结构动力特性，7.

7、2.3模式的振动传感器配置：与结构高度或跨度方向水平和垂直的试验取每条振动记录曲线上固有频率结构振动时各测量点的同时位移值，将位移值接线得到结构模态曲线。 注意测量振动曲线的相位。 7.2人工激励法测定结构动力特性实际工程测定：某疾病控制中心实验楼建于1977年，原修为6层，实际建设7层钢筋混凝土框架结构，基础为整体筏基础，建筑面积约为5880m2，建筑为典型的内廊式办公室在平面布置规则中，结构纵横方向的平面尺寸分别为56m，7.2人工激振法测定结构动力特性，该建筑平面比较规则，在走廊中部27层配置纵横两方向的拾取器，测试时间为白天下班时间， 在避免人为干扰噪声的现场，以50Hz的采样频率对结

8、构的脉动速度反应采样约1小时，抗混合滤波器设置20Hz的低通滤波器，数据采集器16通道分别为x方向27层的速度反应，712通道分别为y方向27层7.2人工激励法的结构动力特性的测定，图1 X方向各层速度反应时域波形，7.2人工激励法的结构动力特性的测定，图2 Y方向各层速度反应时域波形，7.2人工激励法的结构动力特性的测定，图4 X方向各层和7层速度反应的互光谱曲线： 7.2人工激励法的结构动力特性的测定根据图5的y方向各层和7层速度反应的互频谱曲线、7.2人工激励法的结构动力特性的测定、图2和图3中反映的层x、y方向各通道的时域波形，可知随着层的增加，结构的脉动反应有放大倾向的各层的时域波形

9、进行傅立叶变换具体而言，参照图4和图5，从图4和图5可知各阶段的相互光谱曲线都在结构的主频率出现明显的峰值。 基于各楼层的相互光谱宽度进行模式拟合的结果如表1和表2所示。7.2人工激励法结构动力特性的测定、表1 X方向前2次试验模式结果：7.2人工激励法结构动力特性的测定、表2 X方向前2次试验模式结果：7.2人工激励法结构动力特性的测定、x方向前2次试验模式结果y方向前2次试验模式结果、 7.3环境随机振动法测定结构动力特性该工程为七层钢筋混凝土框架结构，平面布局规律，建筑各层高度分别为23.5m、53.4m，混凝土柱截面尺寸均为300400，混凝土强度为C20，采用SATWE程序将该大楼的

10、双向前二次振动型和周期的结果修正为表3的表4，查看实测周期和修正周期的比较结果，7.3环境随机振动法结构动力特性测定，表3 X方向修正振动型结果：7.3环境随机振动法结构动力特性测定，表4 Y方向修正振动型结果测定，7.3环境随机振动法结构动力特性测定， 表5实测周期与校正周期的比较：实测、校正、7.3环境框架结构的校正周期比实测周期大很多，其主要因素之一是框架结构在校正中，通常在承重的框架柱被破坏之前，特别是在脉动反应中，整个结构处于线弹性工作阶段，框架填充壁与框架协同7.3环境随机振动法测定结构动力特性，填充墙可与框架协同分担水平力，但难以纠正。 现行规范通常不考虑填充墙的刚性和强度，作为惯性重量集中在各楼层，保证“进行结构抗震强度管理与确定的自振周期的修正概略图一致”，但该抗震设定修正方法简单，需要注意的是，对于上重下轻(例如底部空着)的房屋， 不应该将填充壁简化为