建筑结构试验结构动力特性试验

振动时程曲线，据记录纸带速度或时间座标，量取振动波形 的周期，由此求得结构的自振频率f＝1／T。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.1 结构自振频率测量
❖ 2、强迫振动法 强迫振动法也称共振法。一般都采用惯性式机
械离心激振器对结构施加周期性的简谐振动，在模 型试验时可采用电磁激振器激振，使结构和模型产 生强迫振动。由结构动力学可知，当干扰力的频率 与结构自振频率相等时，结构产生共振。
量，结构有利。 ❖ 1、自由振动法确定阻尼； ❖ 2、按强迫振动共振曲线确定结构的阻尼； ❖ 3、由动力系数求组你比。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.3 振型测量 ❖ 结构各个点的位移、速度、加速度是时间和
空间的函数。
❖ 单自由度对应频率有一个，只有一个振型； ❖ 多自由度对应固有频率和若干个振型； ❖ 多自由度振型：称为第一振型、第二振型、、、、
利用激振器可以连续改变激振频率的特点，当 结构产生共振时振幅出现极大值，这时激振器的频 率是结构的自振频率。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.2 结构阻尼的测量 ❖ 阻尼对振动效应影响较大，与结构形式、材料性质、
连接、支座有关。计算振幅考虑阻尼影响。 ❖ 结构体系阻尼大，结构的弹性小，消耗地震荷载能
❖ 2．测量结构动力特性，了解结构的自振频率，可以避免和 防止动荷载作用所产生的干扰与结构产生共振或拍振现象。 在设计中可以使结构避开干扰源的影响，同样也可以设法防 止结构自身动力特性对于仪器设备的工作产生干扰的影响， 可以帮助寻找采取相应的措施进行防震，隔震或消震。
❖ 3．结构动力特性试验可以为检测、诊断结构的损伤积累提 供可靠的资料和数据。由于结构受动力作用，特别是地震作 用后，结构受损开裂使结构刚度发生变化，刚度的减弱使结 构自振周期变长，阻尼变大。由此，可以从结构自身固有特 性的变化来识别结构物的损伤程度，为结构的可靠度诊断和 剩余寿命的估计提供依据。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.3 振型测量 ❖ 测振传感器布置：沿结构高度或跨度方向连
续布置水平和垂直测振传感器，整体结构布 置在各层楼面、屋面。 ❖ 试验按振动记录曲线取某一固有频率结构振 动时各个测点同时间位移值，并将位移值连 线，得到结构振型曲线。 ❖ 量测注意振动曲线的相位。
7.1 概述
❖ 建筑结构的动力特性可按结构动力学的理论 进行计算。
❖ 但由于实际结构的组成，材料和连接等因素， 经简化计算得出的理论数据往往会有一定误 差。对于结构阻尼系数一般只能通过试验来 加以确定。
❖ 因此，建筑结构动力特性试验就成为动力试 验中的一个极为重要的组成部分。
7.1 概述
❖ 结构动力特性试验是以研究结构自振特性为 主，由于它可以在小振幅试验下求得，不会 使结构出现过大的振动和损坏，因此经常可 以在现场进行结构的实物试验，正如本章所 介绍的试验实例。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 图1 X源自文库向各楼层速度反应时域波形
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 图2 Y方向各楼层速度反应时域波形
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 随着对结构动力反应研究的需要，目前较多 的结构动力试验，特别是研究地震，风震反 应的抗震动力试验，也可以通过试验室内的 模型试验来测量它的动力特性。
7.1 概述
❖ 人工激振法是一种早期使用的方法，试验得到的资 料数据直观简单，容易处理；环境随机振动法是一 种建立在计算机技术发展基础上采用数理统计处理 数据的新方法，由于它是利用环境脉动的随机激振， 不需要激振设备，对于现场测试特别有利。以上任 何一种方法都能测得结构的各种自振特性参数。
❖ 建筑结构动力特性试验量测结构动力特性参数 是结构动力试验的基本内容，在研究建筑结构或其 他工程结构的抗震、抗风或抗御其它动荷载的性能 和能力时，都必须要进行结构动力特性试验，了解 结构的自振特性。
7.1 概述
❖ 1．在结构抗震设计中，为了确定地震作用的大小，必须了 解各类结构的自振周期。同样，对于已建建筑的震后加固修 复，也需了解结构的动力特性，建立结构的动力计算模型， 才能进行地震反应分析。
❖ 该建筑平面较为规则，选择在走廊中部沿二 至七层布置纵横两个方向的拾振器，测试时 间为中午下班时间，以避免人为的干扰噪声； 现场采用50Hz的采样频率对结构的脉动速度 反应进行约1小时的采样，抗混滤波器设置 20Hz的低通滤波，数据采集仪1～6通道分别 对应X方向二～七层的速度反应，7～12通道 分别对应Y方向二～七层的速度反应,图2和图 3分别为X、Y方向各通道的时域波形。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 7.2.1 结构自振频率测量 ❖ 1、自由振动法 ❖ 定义：在试验中采用初位移或初速度的突卸或突加荷载的方
法，使结构受一冲击荷载作用而产生自由振动。 ❖ 现场试验：反冲激振器对结构产生冲击荷载； ❖ 工业厂房：锻锤、冲床或利用行车的纵横向制动产生垂直或
水平的自由振动； ❖ 桥梁：载重汽车越过障碍物或突然制动产生冲击荷载。 ❖ 模型试验：锤击法激励模型产生自由振动。 ❖ 通过测量仪器的记录，可以得到结构的有阻尼自由振动曲线。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
❖ 实际工程测量：
❖ 某疾病控制中心实验楼建于1977年，原设计为六层，实际建成七层钢筋 混凝土框架结构，基础为整体筏板基础，建筑面积约5880m2，建筑为 典型的内廊式办公楼，平面布置规则，结构纵横方向平面尺寸分别为 56m，15m，建筑高度约为24m 。
7.2 人工激振法测量结构动力特性
第七章 结构动力特性试验
❖ 主要内容 ❖ 7.1 概述 ❖ 7.2 人工激振法测量结构动力特性 ❖ 7.3 环境随机振动法测量结构动力特性
7.1 概述
❖ 建筑结构动力特性是反映结构本身所固有的动 力性能。它的主要内容包括结构的自振频率、阻尼 系数和振型等一些基本参数，也称动力特性参数或 振动模态参数。这些特性是由结构形式、质量分布、 结构刚度、材料性质，构造连接等因素决定，但与 外荷载无关。