基于背景噪声记录的某建筑结构健康监测

摘要

建筑物的共振频率是结构健康监测(Structural Health Monitoring,SHM)的重要指标。人们通常认为该指标受地震事件或环境变化影响最大,但很少有人讨论人类活动对它的影响。为了对福建省防灾减灾中心大楼进行结构健康监测,并分析人类活动对建筑物共振频率的影响,通过分析地震背景噪声数据,采用水平垂直谱比法(Horizontal to Vertical Spectral Ratio,HVSR),得出中心大楼地基的场地放大频带为1.5~3.5 Hz的多峰宽频带,大楼顶层的共振放大频带为以1.4 Hz左右为中心的单峰频带。大楼共振放大和场地效应处于同一频带,但放大程度是场地的近10倍。同时,顶层的HVSR谱幅值呈现出与人类活动有关的日变化、周变化特征,即春节、周末和夜间幅值小,工作日的白天幅值大。大楼的共振频率变化呈突变和渐变两个过程。其中,突变表现为:工作日白天,建筑物共振频率集中在1.36 Hz附近,其他时间集中在1.48 Hz附近,是被人类活动影响的体现;渐变表现为:在每天夜间、春节和大部分周末,中心大楼的共振频率不断上升,展现了建筑物共振频率恢复的动态过程。本研究的结果有助于建筑结构健康监测中考虑人类活动对共振频率的影响及共振频率的恢复,并为类似建筑物的健康监测提供参考。