CN111709073A - 建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土木工程技术领域，公开了一种建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法及系统，所述建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法包括：对于选定的建筑物，多自由度的建筑结构体系在无阻尼自主振动时，建立多自由度无阻尼自由振动的方程，并将其转换为运动方程的特征方程；假定转换得到的运动方程的特征方程存在非零解，系数行列式为零，得到频率方程；将相应的自振频率带入运动方程的特征方程，得到振型；进行振型归一化。本发明通过将多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程，简化了计算量，算法稳定性提高；通过对运动方程的特征方程的简化，减少计算量，在保证稳定性的情况下提高计算效率，节约计算时间。
Description
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法及系统。
背景技术
目前，自振频率和振型是建筑物体系本身的固有性质，它们是设计和研究结构体系的抗风、抗震的基础。在多自由度下，自振频率和振型不止一个。自振频率与本身的刚度系数及其质量分布有关，而与外部荷载无关。而振型可以理解为结构体系振动的特定形式，通过标准化方法可以唯一确定结构体系的相对振幅。振动频率和振型是建筑物进行结构动力分析的基本设计参数，它们是其他动力学分析的起点。瞬态动力学分析亦称时间历程分析，是用于确定承受任意随时间变化载荷结构的动力学响应的一种方法。谱响应分析和谱分析在建筑尤其是高层建筑设计中，常用来计算等效地震荷载。按多自由度体系来计算建筑物的自由振动问题，如多层厂房的侧向振动、不等高排架、高层建筑的振动等，常采用在建筑(包括高层建筑)中应用十分广泛的“刚度法”或“柔度法”求解，前者是通过建立力的平衡方程求解，后者通过建立位移协调方程求解。目前对多自由度体系自振频率和振型的求解的方法容易出现不收敛问题；并且需要多次求解线性方程组，造成计算过程非常繁琐，计算结果不稳定。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：目前对多自由度体系自振频率和振型的求解的方法容易出现不收敛问题；并且需要多次求解线性方程组，造成计算过程非常繁琐，计算结果不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法及系统。
本发明是这样实现的，一种建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，所述建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法包括以下步骤：
步骤一，通过参数获取设备获取实体建筑结构参数，并利用设计图纸获取初始设计的建筑物结构参数。
步骤二，通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数：(I)当主控机检测到数据比对请求时，显示数据比对窗口，以提示输入数据比对信息；
(II)基于输入的数据比对信息确定数据比对范围，并比对对应范围包含的数据信息；
(III)当检测到数据信息比对完成时，将数据信息比对的结果输出。
步骤三，对于选定的建筑物，多自由度的建筑结构体系在无阻尼自主振动时，通过主控机控制自由振动方程建立程序利用获得的最佳结构参数建立多自由度无阻尼自由振动的方程。
步骤四，通过方程转化程序将步骤三得到的多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程：(1)计算多自由度体系振动的形式方程；
(2)对多自由度体系振动的形式方程的时间参数求两次导数；
(3)将位移向量和加速度向量带入无阻尼自由振动方程中；
(4)将步骤(3)的方程进行转化、简化，即可得到运动方程的特征方程。
步骤五，假设转换得到的运动方程的特征方程存在非零解，通过自振频率方程建立程序使得系数行列式为零，得到自振频率方程；并根据自振频率方程对自振频率进行计算。
步骤六，通过振型测定程序将得到的自振频率带入运动方程的特征方程，得到振型数据。
步骤七，通过数据归一化处理程序将振型数据标准化处理后，再进行振型归一化处理：(a)数据按比例缩放，使之落入一个小的特定区间；
(b)对振型数据取倒数处理，然后对每个数值进行标准化处理，通过函数变换将其数值映射到数值区间[0，1]之间；
(c)对规范化处理的数据进行投影分析以及主成分分析，将振型数据参与评价计算。
步骤八，经过步骤七的振型数据归一化处理后，得到的特征值为自振频率，特征向量为振型。
步骤九，通过存储器存储获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率。
步骤十，通过显示器显示获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率的实时数据。
进一步，步骤二中，所述步骤(II)的基于用户输入数据比对信息确定数据比对范围，并比对对应范围包含的数据信息的步骤，包括：
基于用户输入的数据比对信息确定数据比对范围和数据源，确定数据源对应的源数据库；
查询源数据库的对应的数据接口，通过数据接口从源数据库中提取数据比对范围对应的数据信息，并判断数据比对信息中是否存在数据比对逻辑。
进一步，步骤三中，所述多自由度无阻尼自由振动的方程为：
[M]{ü}+[K]{u}＝{0}；
其中，[M]、[K]为N×N阶的建筑结构质量和刚度矩阵，{u}和{ü}是N阶位移和加速度向量，{0}是N阶零向量。
进一步，步骤四中，所述转换为运动方程的特征方程的方法为：
(1)计算多自由度体系振动形式方程：
{u}＝{u(t)}＝{Φ}sin(ωt+θ)；
其中，{Φ}表示体系位移形状向量；ω表示简谐振动的频率；θ表示相位角；
(2)对时间求两次导数，可得：
{ü}＝{ü(t)}＝-ω2{Φ}sin(ωt+θ)；
(3)将位移向量和加速度向量带入无阻尼自由振动方程，得到：
[M]{ü}+[K]{u}＝{0}；
将上式转化可得：
(-ω2[M]+[K]){Φ}sin(ωt+θ)＝{0}；
其中，sin(ωt+θ)为任意的，可以消去；消去sin(ωt+θ)；
(4)简化，得到：
(-ω2[M]+[K]){Φ}＝{0}；
即：
([K]-ω2[M]){Φ}＝{0}；
其中，([K]-ω2[M]){Φ}＝{0}即为运动方程的特征方程。
进一步，步骤五中，所述自振频率方程的构建方法为：
(1)假设运动方程的特征方程存在非零解；
(2)系数行列式为零；
(3)得到自振频率方程，方程为：|[K]-ω2[M]|＝0。
进一步，步骤五中，所述自振频率的计算方法为：
(1)对于N个自由度的体系，频率方程是关于ω2的N次方程：
aN(ω2)N+aN-1(ω2)N-1+…+a1(ω2)+a0＝0；
(2)解得N个根：
(ω1 2＜ω2 2＜ω3 2…＜ωN 2)；
其中，ω1为基本频率；ωn(n＝1,2,…,N)为自振频率。
进一步，步骤七中，所述步骤(c)的对规范化处理的数据进行投影分析以及主成分分析，包括：
对规范化处理的样本矩阵X*∈RN×M，进行熵规范化局部保持投影分析以及主成分分析，其中主成分分析保留的主元个数和局部保持投影的投影向量个数分别为1；最终确定PPca和WELpp投影向量，PPca，WELpp∈RN×1；
利用到的投影向量PPca求解全局分布特征系数向量X＇Pca＝PPca TX*以及局部分布特征系数向量X′ELpp＝WELpp TX*，X′Pca，X′ELpp∈R1×M；
对求得的全局分布特征系数向量X′Pca和局部分布特征系数向量X′ELpp进行加权处理得到最终的评价系数向量：X′＝X′Pca+βX′ELpp，X′∈R1×M；令β＝1，对X′进行降序排列，即为最终振型数据。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定系统，所述建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定系统包括：
建筑结构参数获取模块、结构参数校正模块、主控模块、自由振动方程建立模块、方程转化模块、自振频率方程构建模块、振型测定模块、振型归一化处理模块、数据存储模块、显示模块。
建筑结构参数获取模块，与主控模块连接，用于通过参数获取设备获取实体建筑结构参数，并利用设计图纸获取初始设计的建筑物结构参数；
结构参数校正模块，与主控模块连接，用于通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数；
主控模块，与建筑结构参数获取模块、结构参数校正模块、自由振动方程建立模块、方程转化模块、自振频率方程构建模块、振型测定模块、振型归一化处理模块、数据存储模块、显示模块连接，用于通过主控机控制各个模块的正常运行；
自由振动方程建立模块，与主控模块连接，用于通过自由振动方程建立程序利用获得的最佳结构参数建立多自由度无阻尼自由振动的方程；
方程转化模块，与主控模块连接，用于通过方程转化程序将多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程；
自振频率方程构建模块，与主控模块连接，假设转换得到的运动方程的特征方程存在非零解，通过自振频率方程建立程序使得系数行列式为零，得到自振频率方程；
振型测定模块，与主控模块连接，用于通过振型测定程序将得到的自振频率带入运动方程的特征方程，得到振型；
振型归一化处理模块，与主控模块连接，用于通过数据归一化处理程序将数据标准化，进行振型归一化处理，得到的特征值为自振频率，特征向量为振型；
数据存储模块，与主控模块连接，用于通过存储器存储获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率；
显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率的实时数据。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明在求解自振频率时，通过将多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程，简化计算量，算法稳定性提高；通过对运动方程的特征方程的简化，减少计算量，在保证稳定性的情况下提高计算效率，节约大量的计算时间。
同时，本发明应用熵规范化局部保持投影和主成分分析相结合的方法而非传统主成分分析方法实现坐标投影变换。传统的主成分分析方法无法处理评价指标间的非线性相关问题和保持局部结构信息，而局部保持投影分析的方法不受指标间非线性相关关系的限制，且具有局部结构保持能力。因此本发明将两种算法相结合，充分发挥主成分分析的全局结构保持能力和局部保持投影分析的局部信息保持能力，既能从宏观角度也能从微观角度得到最终的振型数据。
附图说明
图1是本发明实施例提供的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定系统结构框图；
图中：1、建筑结构参数获取模块；2、结构参数校正模块；3、主控模块；4、自由振动方程建立模块；5、方程转化模块；6、自振频率方程构建模块；7、振型测定模块；8、振型归一化处理模块；9、数据存储模块；10、显示模块。
图3是本发明实施例提供的通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数的方法流程图。
图4是本发明实施例提供的通过方程转化程序将步骤三得到的多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程的方法流程图。
图5是本发明实施例提供的通过数据归一化处理程序将振型数据标准化处理后，再进行振型归一化处理的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法及系统，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法包括以下步骤：
S101，通过参数获取设备获取实体建筑结构参数，并利用设计图纸获取初始设计的建筑物结构参数。
S102，通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数。
S103，通过主控机控制测定系统的正常运行；通过自由振动方程建立程序利用获得的最佳结构参数建立多自由度无阻尼自由振动的方程。
S104，通过方程转化程序将多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程。
S105，假设转换得到的运动方程的特征方程存在非零解，通过自振频率方程建立程序使得系数行列式为零，得到自振频率方程。
S106，通过振型测定程序将得到的自振频率带入运动方程的特征方程，得到振型。
S107，通过数据归一化处理程序将数据标准化，进行振型归一化处理，得到的特征值为自振频率，特征向量为振型。
S108，通过存储器存储获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率。
S109，通过显示器显示建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率的实时数据。
如图2所示，本发明实施例提供的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定系统包括：建筑结构参数获取模块1、结构参数校正模块2、主控模块3、自由振动方程建立模块4、方程转化模块5、自振频率方程构建模块6、振型测定模块7、振型归一化处理模块8、数据存储模块9、显示模块10。
建筑结构参数获取模块1，与主控模块3连接，用于通过参数获取设备获取实体建筑结构参数，并利用设计图纸获取初始设计的建筑物结构参数；
结构参数校正模块2，与主控模块3连接，用于通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数；
主控模块3，与建筑结构参数获取模块1、结构参数校正模块2、自由振动方程建立模块4、方程转化模块5、自振频率方程构建模块6、振型测定模块7、振型归一化处理模块8、数据存储模块9、显示模块10连接，用于通过主控机控制各个模块的正常运行；
自由振动方程建立模块4，与主控模块3连接，用于通过自由振动方程建立程序利用获得的最佳结构参数建立多自由度无阻尼自由振动的方程；
方程转化模块5，与主控模块3连接，用于通过方程转化程序将多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程；
自振频率方程构建模块6，与主控模块3连接，假设转换得到的运动方程的特征方程存在非零解，通过自振频率方程建立程序使得系数行列式为零，得到自振频率方程；
振型测定模块7，与主控模块3连接，用于通过振型测定程序将得到的自振频率带入运动方程的特征方程，得到振型；
振型归一化处理模块8，与主控模块3连接，用于通过数据归一化处理程序将数据标准化，进行振型归一化处理，得到的特征值为自振频率，特征向量为振型；
数据存储模块9，与主控模块3连接，用于通过存储器存储获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率；
显示模块10，与主控模块3连接，用于通过显示器显示获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率的实时数据。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本发明实施例提供的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法如图1所示，作为优选实施例，如图3所示，本发明实施例提供的通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数的方法为：
S201，当主控机检测到数据比对请求时，显示数据比对窗口，以提示输入数据比对信息。
S202，基于输入的数据比对信息确定数据比对范围，并比对对应范围包含的数据信息。
S203，当检测到数据信息比对完成时，将数据信息比对的结果输出。
本发明实施例提供的步骤S202的基于用户输入数据比对信息确定数据比对范围，并比对对应范围包含的数据信息的步骤，包括：
基于用户输入的数据比对信息确定数据比对范围和数据源，确定数据源对应的源数据库；
查询源数据库的对应的数据接口，通过数据接口从源数据库中提取数据比对范围对应的数据信息，并判断数据比对信息中是否存在数据比对逻辑。
实施例2
本发明实施例提供的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法如图1所示，作为优选实施例，如图4所示，本发明实施例提供的通过方程转化程序将步骤三得到的多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程的方法为：
S301，计算多自由度体系振动的形式方程。
S302，对多自由度体系振动的形式方程的时间参数求两次导数。
S303，将位移向量和加速度向量带入无阻尼自由振动方程中。
S304，将S303的方程进行转化、简化，即可得到运动方程的特征方程。
本发明实施例提供的转换为运动方程的特征方程的方法，具体包括：
(1)计算多自由度体系振动形式方程：
{u}＝{u(t)}＝{Φ}sin(ωt+θ)；
其中，{Φ}表示体系位移形状向量；ω表示简谐振动的频率；θ表示相位角；
(2)对时间求两次导数，可得：
{ü}＝{ü(t)}＝-ω2{Φ}sin(ωt+θ)；
(3)将位移向量和加速度向量带入无阻尼自由振动方程，得到：
[M]{ü}+[K]{u}＝{0}；
将上式转化可得：
(-ω2[M]+[K]){Φ}sin(ωt+θ)＝{0}；
其中，sin(ωt+θ)为任意的，可以消去；消去sin(ωt+θ)；
(4)简化，得到：
(-ω2[M]+[K]){Φ}＝{0}；
即：
([K]-ω2[M]){Φ}＝{0}；
其中，([K]-ω2[M]){Φ}＝{0}即为运动方程的特征方程。
实施例3
本发明实施例提供的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法如图1所示，作为优选实施例，如图5所示，本发明实施例提供的通过数据归一化处理程序将振型数据标准化处理后，再进行振型归一化处理的方法为：
S401，数据按比例缩放，使之落入一个小的特定区间。
S402，对振型数据取倒数处理，然后对每个数值进行标准化处理，通过函数变换将其数值映射到数值区间[0，1]之间。
S403，对规范化处理的数据进行投影分析以及主成分分析，将振型数据参与评价计算。
本发明实施例提供的步骤S403的对规范化处理的数据进行投影分析以及主成分分析，包括：
对规范化处理的样本矩阵X*∈RN×M，进行熵规范化局部保持投影分析以及主成分分析，其中主成分分析保留的主元个数和局部保持投影的投影向量个数分别为1；最终确定PPca和WELpp投影向量，PPca，WELpp∈RN×1；
利用到的投影向量PPca求解全局分布特征系数向量X＇Pca＝PPca TX*以及局部分布特征系数向量X′ELpp＝WELpp TX*，X′Pca，X′ELpp∈R1×M；
对求得的全局分布特征系数向量X′Pca和局部分布特征系数向量X′ELpp进行加权处理得到最终的评价系数向量：X′＝X′Pca+βX′ELpp，X′∈R1×M；令β＝1，对X′进行降序排列，即为最终振型数据。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidStateDisk(SSD))等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，其特征在于，所述建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法包括以下步骤：
步骤一，通过参数获取设备获取实体建筑结构参数，并利用设计图纸获取初始设计的建筑物结构参数；
步骤二，通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数：(I)当主控机检测到数据比对请求时，显示数据比对窗口，以提示输入数据比对信息；
(II)基于输入的数据比对信息确定数据比对范围，并比对对应范围包含的数据信息；
(III)当检测到数据信息比对完成时，将数据信息比对的结果输出；
步骤三，对于选定的建筑物，多自由度的建筑结构体系在无阻尼自主振动时，通过主控机控制自由振动方程建立程序利用获得的最佳结构参数建立多自由度无阻尼自由振动的方程；
步骤四，通过方程转化程序将步骤三得到的多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程：(1)计算多自由度体系振动的形式方程；
(2)对多自由度体系振动的形式方程的时间参数求两次导数；
(3)将位移向量和加速度向量带入无阻尼自由振动方程中；
(4)将步骤(3)的方程进行转化、简化，即可得到运动方程的特征方程；
步骤五，假设转换得到的运动方程的特征方程存在非零解，通过自振频率方程建立程序使得系数行列式为零，得到自振频率方程；并根据自振频率方程对自振频率进行计算；
步骤六，通过振型测定程序将得到的自振频率带入运动方程的特征方程，得到振型数据；
步骤七，通过数据归一化处理程序将振型数据标准化处理后，再进行振型归一化处理：(a)数据按比例缩放，使之落入一个小的特定区间；
(b)对振型数据取倒数处理，然后对每个数值进行标准化处理，通过函数变换将其数值映射到数值区间[0，1]之间；
(c)对规范化处理的数据进行投影分析以及主成分分析，将振型数据参与评价计算；
步骤八，经过步骤七的振型数据归一化处理后，得到的特征值为自振频率，特征向量为振型；
步骤九，通过存储器存储获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率；
步骤十，通过显示器显示获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率的实时数据。
2.如权利要求1所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，其特征在于，步骤二中，所述步骤(II)的基于用户输入数据比对信息确定数据比对范围，并比对对应范围包含的数据信息的步骤，包括：
基于用户输入的数据比对信息确定数据比对范围和数据源，确定数据源对应的源数据库；
查询源数据库的对应的数据接口，通过数据接口从源数据库中提取数据比对范围对应的数据信息，并判断数据比对信息中是否存在数据比对逻辑。
3.如权利要求1所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，其特征在于，步骤三中，所述多自由度无阻尼自由振动的方程为：
其中，[M]、[K]为N×N阶的建筑结构质量和刚度矩阵，{u}和
是N阶位移和加速度向量，{0}是N阶零向量。
4.如权利要求1所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，其特征在于，步骤四中，所述转换为运动方程的特征方程的方法为：
(1)计算多自由度体系振动形式方程：
{u}＝{u(t)}＝{Φ}sin(ωt+θ)；
其中，{Φ}表示体系位移形状向量；ω表示简谐振动的频率；θ表示相位角；
(2)对时间求两次导数，可得：
(3)将位移向量和加速度向量带入无阻尼自由振动方程，得到：
将上式转化可得：
(-ω2[M]+[K]){Φ}sin(ωt+θ)＝{0}；
其中，sin(ωt+θ)为任意的，可以消去；消去sin(ωt+θ)；
(4)简化，得到：
(-ω2[M]+[K]){Φ}＝{0}；
即：
([K]-ω2[M]){Φ}＝{0}；
其中，([K]-ω2[M]){Φ}＝{0}即为运动方程的特征方程。
5.如权利要求1所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，其特征在于，步骤五中，所述自振频率方程的构建方法为：
(1)假设运动方程的特征方程存在非零解；
(2)系数行列式为零；
(3)得到自振频率方程，方程为：|[K]-ω2[M]|＝0。
6.如权利要求1所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，其特征在于，步骤五中，所述自振频率的计算方法为：
(1)对于N个自由度的体系，频率方程是关于ω2的N次方程：
aN(ω2)N+aN-1(ω2)N-1+…+a1(ω2)+a0＝0；
(2)解得N个根：
(ω1 2＜ω2 2＜ω3 2…＜ωN 2)；
其中，ω1为基本频率；ωn(n＝1,2,…,N)为自振频率。
7.如权利要求1所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法，其特征在于，步骤七中，所述步骤(c)的对规范化处理的数据进行投影分析以及主成分分析，包括：
对规范化处理的样本矩阵X*∈RN×M，进行熵规范化局部保持投影分析以及主成分分析，其中主成分分析保留的主元个数和局部保持投影的投影向量个数分别为1；最终确定PPca和WELpp投影向量，PPca，WELpp∈RN×1；
利用到的投影向量PPca求解全局分布特征系数向量X＇Pca＝PPca TX*以及局部分布特征系数向量X′ELpp＝WELpp TX*，X′Pca，X′ELpp∈R1×M；
对求得的全局分布特征系数向量X′Pca和局部分布特征系数向量X′ELpp进行加权处理得到最终的评价系数向量：X′＝X′Pca+βX′ELpp，X′∈R1×M；令β＝1，对X′进行降序排列，即为最终振型数据。
8.一种应用如权利要求1～7任意一项所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定系统，其特征在于，所述建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定系统包括：
建筑结构参数获取模块、结构参数校正模块、主控模块、自由振动方程建立模块、方程转化模块、自振频率方程构建模块、振型测定模块、振型归一化处理模块、数据存储模块、显示模块；
建筑结构参数获取模块，与主控模块连接，用于通过参数获取设备获取实体建筑结构参数，并利用设计图纸获取初始设计的建筑物结构参数；
结构参数校正模块，与主控模块连接，用于通过参数校正程序将实体建筑结构参数与初始设计的建筑物结构参数进行比对，获得最佳结构参数；
主控模块，与建筑结构参数获取模块、结构参数校正模块、自由振动方程建立模块、方程转化模块、自振频率方程构建模块、振型测定模块、振型归一化处理模块、数据存储模块、显示模块连接，用于通过主控机控制各个模块的正常运行；
自由振动方程建立模块，与主控模块连接，用于通过自由振动方程建立程序利用获得的最佳结构参数建立多自由度无阻尼自由振动的方程；
方程转化模块，与主控模块连接，用于通过方程转化程序将多自由度无阻尼自由振动的方程转换为运动方程的特征方程；
自振频率方程构建模块，与主控模块连接，假设转换得到的运动方程的特征方程存在非零解，通过自振频率方程建立程序使得系数行列式为零，得到自振频率方程；
振型测定模块，与主控模块连接，用于通过振型测定程序将得到的自振频率带入运动方程的特征方程，得到振型；
振型归一化处理模块，与主控模块连接，用于通过数据归一化处理程序将数据标准化，进行振型归一化处理，得到的特征值为自振频率，特征向量为振型；
数据存储模块，与主控模块连接，用于通过存储器存储获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率；
显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示获取的建筑物结构最佳参数、多自由度无阻尼自由振动的方程、运动方程的特征方程、自振频率方程、振型以及自振频率的实时数据。
9.一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如权利要求1～7任意一项所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法。
10.一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1～7任意一项所述的建筑结构动力分析用自振频率和振型的测定方法。
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