未知地震作用下基于子结构和部分观测绝对加速度响应的高层框架结构损伤诊断

摘要

本文针对输入未知输出部分已知的高层框架结构，提出一种基于子结构的高层剪切框架损伤诊断的方法。在该方法中，首先通过建立有限元模型，将高层框架划分成若干个子结构，将相邻子结构间的相互作用视为对子结构的“附加未知输入”。采用扩展卡尔曼估计和递归最小二乘分别对一层以上结构的增广状态向量和未知作用力进行递推，考虑子结构在动力信息不完备情况下，尤其是予结构作用面上的响应未能观测的条件下，子结构上作Hj的“附加未知输入”的估计子结构间的作用力经由相邻子结构的刚度、阻尼、位移及速度等参数计算得到，以此进行在未知地震激励下一层以上结构参数的识别;然后基于对结构绝对加速度响应的频域分析以及峰值拾取法识别结构若干固有频率，利用结构频率特征方程，对结构第一层的结构参数进行估计;最后基于数值求解-阶微分方程，识别未观测的地震荷载。数值算例表明，该方法便能够很好识别出结构参数和地震输入，通过跟踪结构刚度的变化，可以对地震作用下的结构局部损伤进行诊断。