西安蓝海风中心办公楼的动力特性测试及分析

摘要

结构的动力特性是其本身固有的力学特性，一般用模态参数来表征，每一个模态具有特定的固有频率、振型和阻尼比。对于新建建筑物，量测其完建状态下的模态参数作为基本技术资料存档，是一件十分有意义和有价值的工作。当该建筑物经过一定年限的使用或者遭遇地震等偶然作用产生损伤后再次进行同类测试，将测试结果和存档结果进行对比，通过结构模态参数的变化，可以反映出结构不同的损伤状态。利用其可对结构进行安全性评估。积累不同建筑物的实测数据，为日后同类建筑物的设计提供宝贵经验。 笔者以实际工程项目—蓝海风中心办公楼为研究对象，基于环境随机激励进行了现场原位测试，获取了结构的振动响应信号，通过功率谱分析、随机减量法分析识别了结构前几阶的模态参数。并利用SAP2000对结构的主要振型及自振频率进行了分析。论文的主要研究内容如下: (1)通过工程实例研究，依照动力测试实验的基本原则，合理制定了测点布置、拾振器安放等振动信号采集相关方案，采用环境随机激励法(脉动测试法)对西安一幢新建超高层建筑蓝海风中心办公楼的动力特性进行了现场原位测试。 (2)利用各层采集的振动加速度响应信号进行频谱分析，识别出了结构两个主轴向前三阶振型和自振周期:其中横轴向的前三阶周期分别为2.212s、0.569s、0.275s;纵轴向为1.779s、0.543s、0.278s;绕竖轴扭转的前三阶周期分别为1.462s、0.503s、0251s;竖向振动的一阶周期为0.261s。通过半功率带宽法计算了结构各阶振型频率的阻尼比，基本处于2%以下。掌握了该工程第一手的现场实测资料，为同类工程的设计提供了参考，也为该工程日后的安全评估以及进一步的动力分析积累了基础资料。 (3)详细阐述了基于随机减量法进行阻尼比识别的理论背景以及公式推导，通过MATLAB平台编制了随机减量法程序，从实测记录提取出结构自由衰减振动信号，基于对数衰减率分频带进行阻尼比计算，得到了结构的水平向前两阶阻尼比以及竖向的一阶阻尼比，并与半功率带宽法的识别结果进行了对比分析。 (4)利用有限元软件SAP2000按照结构的实际尺寸建立了等比例计算模型，并进行模态提取，得到了结构相应各阶振型及频率。通过与实测各阶自振周期对比，探讨了非结构墙体等因素对于周期折减系数的影响。

目录

第一个书签之前