摘要：砌体建筑结构，分析传统砖结构的动态特性，容易受到外界环境的干扰，砖结构的完整性缺失，导致动态特性分析，精度低，所以建筑结构的动态属性是确定结构监测，地震检测和可靠性的重要参数。然而，简化结构计算模型和计算方法导致理论计算值与结构动态特性的实际值之间存在一定误差。高效模块化和测量方法数字化的好处是更好地确定建筑结构的实际状态，测量和分析两个石材结构的频率和模态形状为结构，并且使安全评估提供了科学依据。
关键词：砌体结构；动力特性；测试分析
近年来，建筑结构的健康监测和地震识别受到更多关注。此外，在中国建立可靠性测试和验证通常基于大规模研究，使各个组件的材料属性记录在现场，根据相关规格和设计图评估参数。该测试是一个局部组件，不能反映结构的整体质量，或者只是建筑结构的一部分，很容易忽视建筑结构中的一些质量缺陷，而动力特性将非常有效地测量模块的数字结构的动态特性可以避免上述错误，并更好地理解建筑物结构的实际行为。目前，中国现有建筑中的砖块占很大比例，但动态特性的研究低于其他类型的建筑。
1 地震作用下砌体建筑砌体结构的动力特性分析
1.1 获取砌体结构自振频率
将建筑物与其他小信号的描述进行比较，对下层建筑物的实验信号振动的环境振动的相同点和不同点进行解释，他们的主要区别在于难以确定输入功率。砌体建筑物中的真石结构非常大，难以对输入施加足够的可控性的振动，因此当环境被激发时，表面的功率和风脉动可以同时被视为输入，因此确定输入信号很困难。根据上述性质，结构的固有频率由建筑物的砌体结构的反应的磁能谱确定，结构响应的固有功率谱受测量噪声和激发光谱的影响，峰值是不安全的模态频率。基于以下原则：（1）结构描述不同的测量点位于与功率谱的峰值相同的频率。（2）固有振动频率下不同测量点之间的相关函数不能过大，通常为1；（3）其他测量点在独特的频率位置具有相同的相位或反相特性。结构振动模式可以用随机振动理论来判断，我们在这里以n个自由度应用n自由度系统和固定自由度。
（1）
所形成的随机加速度响应{a（t）}及随机激励{f（t）}功率谱密度矩阵公式如下：
（2）
这里适用：第p自由度砌体的第k自由度的交叉谱密度函数是第p和第k列矩阵[Saa（ω）]的元素Saopk（ω）。当p = k时，获得对应于第p自由度的系统的自身谱密度函数Saopp（ω）。因此，获得了各种模式的清晰固有频率，如果砌体相对较弱，则砖振动模式的比例由等式（3）描述。
（3）
化学式：对应于固有频率ω，各种自由度是φki，Φpi，并且ωi的交叉谱的相位确定锥度函数的符号。
1.2 砌体结构振动特性测试
砌体建筑中偏砖的动态特性是明确结构质量和刚度无线电波，结构抗震规划，振动控制技术和诊断累积损伤的重要基础。在动态性能测试方法中，通常使用自由振动方法，共振方法和脉动方法。结构的自然振动特性通过脉动方法确定，该方法利用脉石结构附近的环境作为激励源，以由于振动结构而形成振动。脉冲方法的最大优点是它不需要在测量时不与上述图案的结构耦合的手动刺激，并且适合于测量整个结构的尺寸和动态特性。根据脉动理论，是中国941B超高频振动地震管理实验室应用力学研究所用频带的一致时区和数据处理软件，用于测试外部放大器的动态特性。将振动器尽可能靠近建筑物的刚度中心，当插入振动测量点时，振动信号选择平移信号，使得振动信号不改变，通过分析振动测试的时域数据获得结构振动的功率谱，通过低通滤波器执行数据分析，并且丢弃振动波形的干扰噪声范围，并且在时域波形和频域波形中获得所获得的频率。使用基频1，2和3测试砖的纵向，垂直和侧向振动，结构方向刚度理论可以基于固有振动频率获得。大开口下纵向壁的横向刚度小于高建筑物层受影响的横向刚度，而垂直横向上的刚度小于横向上的刚度，因此结构的刚度对应于质量，在振动测量结果中解释了这种现象。
1.3 单元选取与有限元模型建立
根据空心混凝土砌块石的具体结构，采用有限元模得到平面结构的三维微观模型，选择砌体结构壁以限定核心排杆构件后面的结构，假设从单元核心柱中选择的环形承载固体等八节点元件，利用接触关系热环梁纵筋和箍筋与实心单元结合，选择来自墙壁的拉杆加强件以限定改善壳体元件的能力，确定元件固体和壳元素的组合并用于模型的接触过程。
1.4 模态分析
通过迭代子空间算法选择结构间隔和振动模式。与振动实验相比，有限元模与脉动方法的测量结果一致，并显示了结构的动态特性。脉动测试建筑物（包括两环法）：为了防止地震，我们运用先进的分析五种不同的结构特征，实现砖建筑中低层建筑的动态特性的准确分析无条件柱建筑）其中创建有限元模中间部分墙没有模型1的环形光（高度3.6米）- 无柱色称为模型2，墙的中间部分（高3.6米），是在没有环梁的情况下制造的无芯支柱称为模型3，墙的中间部分（高度3.6米），环梁不固定，无核列称为模型4，墙的中间部分（高度3.6米），用于产生环形梁，仅使用垂直和水平壁结来创建重要的柱结构模型。显示了五个不同建筑物的程序模型的固有频率分布的前三个步骤。由于空间限制，仅显示模型的前三种模式，并且基于连接的方向品质因子及其振动模式识别振动模式。
2 砌体建筑结构动力特性测试中的振动信号处理分析
环境激励是各个模型固定的随机过程，它们所包含的频谱非常丰富。环境激励的方法使用围绕结构的随机产生的振动来识别结构的动态特性。然而，当测试设计结构的动态特性时，干扰和其他因素可能导致从检测系统收集的数据偏离实际值。动态数据收集完成后，应按以下方式处理数据：
2.1消除趋势项
获取的振动信号数据会受到其他因素的影响，它包括温度变化，传感器频率范围外的低频功率不稳定性以及传感器周围环境干扰引起的零漂移，其中大部分是特定的趋势元素。如果存在趋势项，则时域中的相关性分析和频域中的功率谱分析将导致大的误差，甚至低频谱将完全失去，因此需要消除趋势项。
2.2 滤波处理
滤波是一种处理方法，其从通过数学运算检测的离散信号中选择感兴趣信号的部分。主要任务是处理平滑信号的噪声和噪声分量，提高信噪比，平滑数据，抑制干扰和分离频率。滤波器分为低通滤波器（LPF），高通滤波器（HPF），带通滤波器（BPF），频带截止滤波器（BSF）和频域中的梳状滤波器。根据数学计算，数字滤波器通过时域滤波和频域滤波技术分离。
2.3 参数识别
工程结构周围的振动测试信号分析与其他领域的信号分析类似，有相似之处和不同之处。最大的区别在于确定输入刺激并不容易。在结构的实际配置的情况下，它们经常被环境激发，因为它们提供足够的控制或振动作为输入的困难很大，通常同时用作土壤性能风脉输入刺激，因此很难确定输入信号。鉴于上述特性，在许多情况下，在实际应用中，结构的固有频率的识别基于结构响应的自功率谱。然而，由于测量噪声和激发光谱的影响，功率谱的结构响应的峰值不一定必须是模态频率，判断可以基于以下原则进行：（1）结构响应的每个测量点处的功率谱的峰值具有相同的频率。（2）固有频率下测量点之间的相干函数不能特别大，一般接近于1。（3）每个测量点在独特频率下具有几乎相同的相位或反相。当接收到具有自由m引入的n个固定自由度噪声源时，已知确定结构模式的任何振动理论中的系统是{f（t）} = {F1（t），F2（f）t）由fm（t）} T（1）生成的随机加速度响应{a（t）}与此处随机的功率谱密度矩阵{f（t）}之间的关系为：[Saa（w）]n x n =[ha（W）n，m x[SFF（W）]m×m[H * this（w）]，Tm silver x N（2），（W）SAA指标第二列位于P和K.元素Saapk（w）是第p自由度响应和系统的第k自由度之间的交叉谱密度函数。当p = k时，获得系统对第p自由度起反应的自光谱密度函数Saapp（w）。研究表明，根据公式（3）（w）Saapp（w）= ki ki（pi（3）.PHI.ki和.PHI.pi是具有与固有振动频率wi对应的不同自由度的振动模式函数的值，并且符号由wi处的交叉谱的相位确定。
3 某医院门诊楼现场动力测试
3.1 工程概况
医院门诊大楼建于1982年。上部是一个两层砖混结构，三层多孔地板覆盖，环梁和柱不能抗地震，信号测试使用振动和噪声研究所的DASP测试系列测试和分析动态特性。
3.2 测试方法
在测试期间，将其同时放置在该对传感器的每个测量点上，并测量X和Y方向上的水平振动，传感器位于南北方向和东西方向的每个楼层的重心附近，测量点的底部由一楼，二楼和三楼组成。由于结构的基本对称性，不进行扭转频率测试。数据收集时间为30分钟，收集信号时，请注意数据稳定性要求，如果波动很大，请停止收集并重新收集。
3.3 测试结果
通过对模态参数识别，可得结构的动力特性如下：（见表1、表2）
表1 门诊楼南北向实测结果
表 2 门诊楼东西向实测结果
4 某医院医技楼现场动力测试
4.1 工程概况
该医院的医疗大楼建于20世纪90年代，顶层有四层混合结构，根据地震要求设计了环形支架和构造柱。
4.2 试验方法
类似地，每个测试点同时放置在一对传感器上，这对传感器测量X和
Y方向上的水平振动，传感器位于房屋每层楼的质心附近，方向是南北方向和东西方向，测量点的地板包括第一层，第二层，第三层和第四层。
4.3 测试结果
模态参数通过脉动理论检查医疗技术建筑，结果可以得到（见表3，表4）
表3医技楼横向实测结果
表4医技楼纵向实测结果
5 结语
通过测试2个砌体砖房的结构，4，500Hz的附属建筑物的主要固有频率的动态特性，5000Hz垂直固有频率和医疗建筑的主要固有频率为2500 Hz。这里使用该方法是一个相对简单的过程，例如，用于检测大型余震组件的结构动态特性的环境动态试验，结果可与原始试验结果和固定计算结果进行比较，为结构设计地震评估和安全评估提供基础技术数据。主要用于：检查理论计算，分析振动，鞭梢效应等结构的振动现象，找出减少振动的方法。
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论文作者:杜巍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/19
标签：结构论文; 特性论文; 频率论文; 测试论文; 测量论文; 自由度论文; 动态论文; 《基层建设》2019年第13期论文;