HHT和WT識(shí)別高層建筑模態(tài)參數(shù)的比較

在建筑結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)、控制和狀態(tài)評(píng)估中經(jīng)常遇到的一個(gè)關(guān)鍵性問題是如何根據(jù)實(shí)測(cè)響應(yīng)信號(hào)準(zhǔn)確估計(jì)結(jié)構(gòu)阻尼比及自振頻率等模態(tài)參數(shù)；基于變分模態(tài)分解(vmd)提出一種新的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法；該方法首先對(duì)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行vmd分解；獲得單模態(tài)信號(hào)；然后采用自然環(huán)境激勵(lì)技術(shù)(next)得到單模態(tài)信號(hào)的自由衰減響應(yīng)；最后利用直接插值法(di)和曲線擬合獲得結(jié)構(gòu)的自振頻率和阻尼比；通過三層框架結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性及可靠性；利用該技術(shù)對(duì)臺(tái)風(fēng)“達(dá)維”作用下廣州中信廣場(chǎng)的實(shí)測(cè)加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析；并將估計(jì)的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)和其他識(shí)別方法的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性和有效性；

將模態(tài)推覆分析方法與用自適應(yīng)的加載方式相結(jié)合,提出了一種改進(jìn)的多模態(tài)靜力推覆分析方法.運(yùn)用模態(tài)推覆分析將多自由度體系解耦成每階模態(tài)對(duì)應(yīng)的單自由度體系,對(duì)于每階模態(tài)下的推覆分析,當(dāng)結(jié)構(gòu)進(jìn)入塑性階段后,采用自適應(yīng)的加載方式,得到每階模態(tài)下結(jié)構(gòu)的反應(yīng).將結(jié)構(gòu)推至每階振型下的目標(biāo)位移,采用srss組合的方式得到結(jié)構(gòu)的響應(yīng).對(duì)應(yīng)每階振型下推覆分析的目標(biāo)位移采用非彈性能力譜方法來計(jì)算.對(duì)不同高度的多高層鋼框架-混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)在8度罕遇地震下抗震性能進(jìn)行了評(píng)估.結(jié)果顯示,本文的靜力推覆分析所得的結(jié)構(gòu)響應(yīng)同非線性動(dòng)力時(shí)程分析所得的結(jié)果吻合較好.

模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)是在機(jī)械阻抗的概念上發(fā)展起來的。實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)均可視為有阻尼的多自由度系統(tǒng)。在此，通過研究問題背景，使用結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行模態(tài)分析。在建模過程中，不可能每個(gè)細(xì)節(jié)都與實(shí)際施工一樣，應(yīng)遵循安全性、耐久性、適用性的特點(diǎn)，對(duì)問題模型化，用有限元，變分原理，推出方程［m］δ＋[k］δ=0。考慮多種因素，確定框架結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)方案和布置，確保建筑可靠性。

在超高層建筑施工中,頂升模板技術(shù)是一種新工藝。由于高強(qiáng)度混凝土的終凝時(shí)間較長(zhǎng),運(yùn)用需要周轉(zhuǎn)的模板模式施工是不利的。以實(shí)際工程為例,對(duì)頂升模板體系進(jìn)行設(shè)計(jì),借助sap2000對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬和模態(tài)分析,進(jìn)而對(duì)整個(gè)頂升模板體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得出最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

本文對(duì)帶tmd的高層建筑風(fēng)振響應(yīng)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究。首先建立了運(yùn)動(dòng)方程,然后用第一振型將主體結(jié)構(gòu)展開,針對(duì)所得方程為非經(jīng)典阻尼和非對(duì)稱結(jié)構(gòu)以及脈動(dòng)風(fēng)譜為非有理分式風(fēng)譜的情況,用線性濾波過程生成脈動(dòng)風(fēng)譜,用復(fù)模態(tài)理論和擴(kuò)階法進(jìn)行解耦,獲得了等效風(fēng)譜對(duì)應(yīng)的以第一振型表示的結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的解析解。本文方法可用于帶tmd結(jié)構(gòu)的風(fēng)振與抗風(fēng)可靠度分析以及基于可靠度約束的抗風(fēng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

為探討基于地震激勵(lì)下自然激勵(lì)技術(shù)(next)結(jié)合特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(era)對(duì)于混凝土橋梁模態(tài)參數(shù)識(shí)別的可行性,對(duì)某一預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。通過有限元分析軟件建立了橋梁的三維實(shí)體模型,對(duì)模型進(jìn)行有限元模態(tài)分析和時(shí)程分析,并利用強(qiáng)震記錄實(shí)現(xiàn)地震激勵(lì),利用加速度信號(hào)、考慮外界白噪聲的影響,在僅有輸出響應(yīng)信號(hào)的情況下采用next/era方法識(shí)別預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁的模態(tài)參數(shù)。通過數(shù)值仿真分析,識(shí)別出結(jié)構(gòu)前4階模態(tài)參數(shù),與有限元模態(tài)分析得到的模態(tài)參數(shù)相比較,二者誤差較小,吻合較好。

針對(duì)高層建筑抗震、抗風(fēng)、健康監(jiān)測(cè)及損傷診斷等研究中結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)問題,利用隨機(jī)減量技術(shù)從環(huán)境激勵(lì)下的高層建筑振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù)中提取自由衰減信號(hào),根據(jù)自由衰減信號(hào)小波變換結(jié)果可以有效地辨識(shí)高層建筑固有頻率和粘性阻尼系數(shù)。通過仿真結(jié)果與理論值比較,證實(shí)了該方法的有效性和精確性。該方法成功地運(yùn)用于大連市某高層樓房的固有頻率和粘性阻尼系數(shù)的辨識(shí),為該高層樓房健康監(jiān)測(cè)提供了重要的參考依據(jù)。

本文對(duì)具有阻尼控制系統(tǒng)的高層建筑的模態(tài)特性進(jìn)行了深入的理論分析和試驗(yàn)研究。文中對(duì)于具有非經(jīng)典阻尼分布的建筑結(jié)構(gòu)體系的模態(tài)分析，應(yīng)用并發(fā)展了ｖｅｓｅｌｉｃ的整體ｊａｃｏｂｉ法，具有顯著的優(yōu)越性。研究表明，對(duì)高層建筑施加阻尼控制、隨著阻尼控制系統(tǒng)的阻尼參數(shù)及其在建筑上的安裝位置的變化，將顯著地改變建筑的模態(tài)特性。最后通過對(duì)一三層框架建筑模型進(jìn)行試驗(yàn)研究，從而驗(yàn)證了所取得的研究成果。

經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的自適應(yīng)分解方法，能夠把數(shù)據(jù)信號(hào)分解為具有自然物理意義的內(nèi)蘊(yùn)模態(tài)函數(shù)，有效分解各個(gè)周期的變形信號(hào)，相對(duì)小波分析等方法有其固有優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)某高層建筑物的gps變形監(jiān)測(cè)時(shí)間序列，采用emd分解方法分離得到了建筑物的日周期、半日周期、整體趨勢(shì)等多個(gè)方面振動(dòng)特征，符合實(shí)際變形信號(hào)特征，驗(yàn)證了該方法在變形監(jiān)測(cè)分析中的實(shí)用性。

用脈沖錘擊法進(jìn)行了彈性地基上自由板的自由振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn),并用mescope軟件分析傳遞函數(shù),得到了7階位移模態(tài)和應(yīng)變模態(tài)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了初步的分析并總結(jié)了彈性地基板振動(dòng)測(cè)試的場(chǎng)地經(jīng)驗(yàn)。對(duì)用優(yōu)質(zhì)lr12-2元建立的厚板ads1元進(jìn)行了vlasov地基上矩形板的有限元分析,同時(shí)對(duì)vlasov地基上板的振型進(jìn)行了分析,利用剛體模態(tài)進(jìn)行了winkler地基參數(shù)識(shí)別,并利用2階頻率,根據(jù)模態(tài)振型匹配的原則進(jìn)行雙參數(shù)地基參數(shù)的識(shí)別。結(jié)果表明:該有限元分析程序具有較強(qiáng)的通用性,地基板的振型呈模態(tài)密集區(qū)的形式。

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基于曲率模態(tài)的拱結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法研究——以兩端鉸支的圓弧形拱為研究對(duì)象，通過有限元數(shù)值模擬計(jì)算得到拱損傷前后的前四階模態(tài)參數(shù)，然后運(yùn)用中心差分近似求得拱的曲率模態(tài)并用于拱的損傷檢測(cè)研究。結(jié)果表明：當(dāng)布置有足夠數(shù)量的振型測(cè)點(diǎn)時(shí)，拱損傷前后基于...

基于模態(tài)柔度差曲率的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別——對(duì)于梁式結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別，模態(tài)柔度比結(jié)構(gòu)的頻率和位移模態(tài)更加靈敏，通過結(jié)構(gòu)的前幾階模態(tài)就可以容易計(jì)算得到。文中提出了基于柔度差曲率的損傷識(shí)別方法，通過3種方式計(jì)算所提指標(biāo)，將得到的指標(biāo)進(jìn)行損傷敏感性對(duì)比，在...

基于模態(tài)應(yīng)變能的梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別——單元模態(tài)應(yīng)變能法診斷結(jié)構(gòu)損傷時(shí)理論上需要完整振型，而實(shí)測(cè)振型往往是不完備的。本文以梁結(jié)構(gòu)為例，基于理論自由度和實(shí)測(cè)自由度相匹配的原則，對(duì)不完備振型信息進(jìn)行擴(kuò)充處理，然后再應(yīng)用模態(tài)應(yīng)變能的方法進(jìn)行損傷識(shí)別。結(jié)果...

在工程中結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)不僅要判定損傷是否存在,而且還要進(jìn)一步確定損傷位置和損傷程度.文章通過模態(tài)應(yīng)變能相對(duì)損傷的靈敏度,建立損傷方程組,并且通過解損傷方程組來識(shí)別梁的損傷程度.文章以1根兩端固支的梁為研究對(duì)象并進(jìn)行數(shù)值仿真,結(jié)果表明此方法能夠確定結(jié)構(gòu)同時(shí)發(fā)生多處不同程度損傷的位置和估計(jì)損傷的程度,對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用有一定參考價(jià)值.

結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識(shí)別是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容,對(duì)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)評(píng)估與損傷識(shí)別具有重要意義,對(duì)于古建筑木結(jié)構(gòu)亦是如此。利用在典型藏式古建筑木結(jié)構(gòu)中布設(shè)的加速度動(dòng)力特性監(jiān)測(cè)系統(tǒng),獲得所監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)在人群荷載等環(huán)境隨機(jī)激勵(lì)下的振動(dòng)響應(yīng)數(shù)據(jù),采用隨機(jī)減量法與itd法相結(jié)合的方法對(duì)加速度信號(hào)在時(shí)域內(nèi)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識(shí)別,獲取監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性參數(shù)。分析結(jié)果表明,該方法可以在環(huán)境激勵(lì)下有效的識(shí)別結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率與阻尼比。結(jié)合監(jiān)測(cè)傳感器所采集的數(shù)據(jù),利用matlab工具箱函數(shù)建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),分析人群分布區(qū)域、密度、行走頻率等因素對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)識(shí)別精確度的影響,并在此基礎(chǔ)上對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行預(yù)測(cè),為該藏式古建筑木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估提供必要的數(shù)據(jù)支持。

基于實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析(ema)理論,利用脈沖激勵(lì)試驗(yàn)和crasv5.1分析軟件得出木/竹復(fù)合客車底板的物理參數(shù),為木/竹復(fù)合客車底板的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)力特性改進(jìn)提供依據(jù)。

基于曲率模態(tài)小波分析的單塔斜拉橋損傷識(shí)別——基于曲率模態(tài)小波分析原理及有限元法分析了含有損傷單元的單塔斜拉橋的振動(dòng)特性；以mexh小波為母小波，通過對(duì)損傷斜拉橋的曲率模態(tài)做連續(xù)小波變換，由小波系數(shù)模極大值位置識(shí)別斜拉橋損傷的位置，建立了一種基于曲...

基于曲率模態(tài)和小波變換的簡(jiǎn)支梁橋損傷識(shí)別方法——小波變換具有在時(shí)域和頻域內(nèi)表征信號(hào)局部特性的能力，能夠在不同尺度下對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)中的突變信號(hào)進(jìn)行放大和識(shí)別．本文在曲率模態(tài)基礎(chǔ)上，提出了一種基于小波變換的梁式結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法利用雙正交小波函數(shù)對(duì)損傷...

曲率模態(tài)小波法用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)損傷的識(shí)別和定位——工程結(jié)構(gòu)損傷的識(shí)別與定位研究以往主要針對(duì)梁、框架等結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)大跨度空間結(jié)構(gòu)桿件和節(jié)點(diǎn)繁多等特點(diǎn)，提出用曲率模態(tài)和小波混合方法對(duì)空間結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行識(shí)別和定位。以跨度100m的schwedler網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)損傷前...

?1994-2010chinaacademicjournalelectronicpublishinghouse.allrightsreserved.http://www.cnki.net vol121　no110 公　路　交　通　科　技 journalofhighwayandtransportationresearchanddevelopment2004年10月 文章編號(hào):1002ο0268(2004)10ο0055ο03 收稿日期:2003ο08ο07 基金項(xiàng)目:鄭州大學(xué)和河南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(0411052900) 作者簡(jiǎn)介:陳淮(1962-),男,河南淮陽(yáng)人,博士,教授,主要從事橋梁結(jié)構(gòu)分析工作1(chenh@zzu1edu1cn) 基于曲率模態(tài)振型進(jìn)行梁式橋 損傷

32層建筑模型的模態(tài)實(shí)驗(yàn)