CN112781717B - 一种复杂建筑结构自振特性测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复杂建筑结构自振特性测量方法。该方法将复杂建筑结构以承重结构构件简化，简化结构由柱、梁、板等子构件组成。考虑子构件在质量、刚度及支承约束上的差异，将子构件位置选为局部质量变化点、刚度变化点及典型支承约束点等局部特征点，局部特征点对整体自振特性的影响程度为局部特征系数。在局部特征点布置振动传感器，监测记录受振波形；以受振波形尾波段的自由振动部分计算得到复杂结构各特征点的局部自振频率；将局部自振频率与局部特征系数加权平均，得到复杂结构的综合自振频率。本方法在复杂建筑结构的自振特性分析上，能够更全面、准确、合理地考虑复杂结构的综合自振特性，前景广阔。

Description

一种复杂建筑结构自振特性测量方法
技术领域
本发明属于建筑安全监测技术领域，具体涉及一种复杂建筑结构自振特性测量方法。
背景技术
在矿山、水电等大型工程建设中，通常面临开挖扰动的振动安全控制问题，控制效果的好坏直接影响了已建复杂建筑物的安全稳定及其它在建结构的施工效率与安全。同时，在交通安全评价领域，各种动荷载(如列车)的运行通过也会诱发车站及周边临近建筑的动力扰动。针对此类问题，尤其是对于结构形式复杂且大尺度的建筑结构，传统测量技术主要通过单点测量或数值模拟简化模型的自振分析，得到复杂建筑结构的自振特性，结构简化程度大，代表性弱，仅适用于结构形式简单、小尺寸建构筑物，无法准确、全面地对复杂结构、大尺度建筑的自振特性作出有效判断。
鉴于上述问题，发明一种既能考虑建筑物实际复杂情况，又能保证测试评价效果的自振特性测量方法具有重要现实意义。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种复杂建筑结构自振特性测量方法。该方法能够全面、准确地确定复杂建筑结构的自振特性，在有效考虑建筑物实际复杂情况的同时，改善测试评价效果。
本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
一种复杂建筑结构自振特性测量方法，包括以下步骤：
步骤1、以结构构件为主体，对复杂建筑结构进行简化，形成简化结构；
步骤2、考虑简化结构中由于子构件在质量、刚度及支承约束上的差异性，将子构件位置选为局部质量变化点、刚度变化点及典型支承约束点等局部特征点，局部特征点对整体自振特性的影响程度为局部特征系数αi；
步骤3、在局部特征点布置振动传感器，监测振动波形；
步骤4、依据受振波形尾波段的自由振动部分，计算得到复杂结构中各局部特征点的局部自振频率fi；
步骤5、将局部自振频率fi与局部特征系数αi相乘，求和得到复杂结构的综合自振频率f，即f＝(f1×α1+f2×α2+···+fi×αi)/i。
作为改进，所述复杂建筑结构中结构简化主要考虑结构构件的影响，忽略非结构构件对自振特性的影响。
作为改进，所述复杂建筑结构中，局部特征点依据子构件在质量、刚度及支承约束的变化选取，特征系数与该位置的受振影响程度对应。
作为改进，所述局部自振频率由振动尾波的自由振动部分计算获取。
本发明的有益效果是：本发明通过对复杂结构以结构构件进行简化，根据结构中子构件在质量、刚度及支承约束上的变化，确定局部特征点，对当前普遍的复杂建筑结构考虑得更加全面，对子构件的影响考虑得更加准确；不同于传统单点测量或重要部位测量，多个局部特征位置的受振尾波段自由振动分析以及特征系数与特征位置的加权组合，使得本发明测量结果与实际工程的自振特性更加接近。该方法可以实现复杂结构的系统化精确测量，在有效提高振动监测效率的同时，改善建筑物整体及局部评价效果。
本发明可广泛应用于水利水电、交通等领域的大尺度复杂建筑结构自振特性测量，应用前景广阔。
附图说明
图1为测量流程图；
图2为结构中局部特征点示意图；
图3为局部特征点布置振动传感器所监测振动波形图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1-图3，对本发明进行进一步说明。
以某复杂钢架建筑物采用上述一种复杂建筑结构自振特性测量方法，对自振特性进行监测，具体步骤为：
一种复杂建筑结构自振特性测量方法，包括以下步骤：
步骤1、以结构构件为主体，对复杂建筑结构进行简化，得到简化结构，如图2；
步骤2、考虑局部子构件在质量、刚度及支承约束上变化，选定质量变化点、刚度变化点及典型支承约束点作为局部特征点，如图2所示；其中测点1#为承重墙上方中部的质量集中点，测点2#为承重梁中部的质量集中点与刚度明显变化点，测点3#为支承柱典型约束点；
步骤3、在局部特征位置1#、2#、3#布置振动传感器，监测振动波形，如3所示；
步骤4、依据受振波形尾波段的自由振动部分，得到复杂结构中各局部特征位置的局部自振频率；将局部自振频率与局部特征系数相乘，加和求均值得到复杂结构的综合自振频率，如下表1所示。
表1复杂结构综合自振频率计算表
Figure BDA0002880198350000031
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方法替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (3)

1.一种复杂建筑结构自振特性测量方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、以结构构件为主体，对复杂建筑结构进行简化，形成简化结构；
步骤2、考虑简化结构中子构件在质量、刚度及支承约束上的差异性，选定质量变化点、刚度变化点及典型支承约束点作为局部特征点，局部特征点依据子构件的质量、刚度及支承约束的变化选取，局部特征点对整体自振特性的影响程度为局部特征系数αi；
步骤3、在局部特征点布置振动传感器，监测振动波形；
步骤4、依据受振波形尾波段的自由振动部分，计算得到复杂建筑结构中各局部特征点的局部自振频率fi；
步骤5、将局部自振频率fi与局部特征系数αi相乘，求和得到复杂建筑结构的综合自振频率f，即f=（f1×α1+f2×α2+···+fi×αi）/i。
2.根据权利要求1所述的一种复杂建筑结构自振特性测量方法，其特征在于：所述复杂建筑结构中结构简化主要考虑结构构件的影响，忽略非结构构件对自振特性的影响。
3.根据权利要求1所述的一种复杂建筑结构自振特性测量方法，其特征在于：所述局部自振频率由振动尾波的自由振动部分计算获取。
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