试验七脉动法结构动力特性测试
结构动力特性测试(精)
同济大学建筑工程系
结构损伤识别
基于固有频率变化的损伤识别方法
优 点
测试时，固有频率容易获得且测试的精度比较高。
缺点
其一 固有频率对结构早期损伤有时并不十分敏感，往往只能 发现破损，而无法确定破损的位置。
其二 当损伤位置在结构的低应力区域时，利用固有频率的变化 将无法进行损伤识别
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工程实例
测试结果
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工程实例
测试结果
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工程实例
频率实测值与理论值的比较
结论：理论计算频率基本小于实测频率，即 说明现在结构的实际刚度满足设计要求，刚 度退化效应比较微弱。
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工程实例
振型实测值与理论值的比较
结论：相对固有频率而言，结构实测振型 与计算结果的差别比较大，且高阶振型大 于低阶振型，这也是由于结构振型识别误 差及测试过程中一些不可避免的因素所引 起的。
基于固有频率变化
基于振型变化
基于柔度变化
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结构损伤识别
基于固有频率变化的损伤识别方法
第一步 根据理论模型， 先假设结构可能 有一组损伤位置 的方案，并计算 每个理论方案所 对应的任意二个 频率改变量之比 第二步 计算实验测量的 任意二个频率改 变量之比 第三步 将上述理论比值 与实验比值进行 比较，找出与实 测最为接近的理 论值，则该值对 应的损伤方案即 为实际结构的损 伤状态，于是获 得了结构的损伤 位置
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工程实例
工程概况
某办公楼建于1997年，建筑面积10 700m2，结构形式为 地下2层和地上13层的钢筋混凝土框架一剪力墙结构，采 用钢筋混凝土桩基础。
结构试验与检测
一、名词解释1、结构试验：实在结构物或试验对象上，利用设备仪器为工具，以各种试验技术为手段，在施加各种作用的工况下，通过量测与试验对象工作性能有关的各种参数和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载力、稳定和耗能能力等，并用以检验和发展结构的计算理论。
2、单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。
3、结构检测：是为评定结构工程的质量或鉴定既有结构的性能等所实施的检测工作。
4、试验加载图式：试验荷载在试验结构构件上的布置（包括荷载类型和分布情况）。
5、试验加载制度：是指试验实施过程中荷载的施加程序和步骤。
（加载制度也可认为是试验进行期间荷载与时间的关系。
包括：加载速度的快慢、加载时间间歇的长短、分级荷载的大小和加卸载循环的次数等。
）6、惯性力加载法：是在结构动力试验中，利用物体质量在运动时产生的惯性力对结构施加动荷载。
7、拟静力试验：也称低调周期反复荷载试验或伪静力试验。
其基本原理：是用低周期往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载，用以模拟结构在地震作用下的受力过程。
8、屈服变形：混凝土构件受拉主筋应力屈服时的荷载或相应变形。
9、重物加载是利用本身的重量施加在结构上作为模拟荷载。
10、环境随机振动法：俗称脉动法，利用脉动，采用高灵敏度的传感器、放大记录设备，量测结构的反映，借助于随机信号数据处理的技术，分析确定结构的动力特性的方法。
二、考点1、（P11）研究性试验的4个阶段：设计、准备、实施和总结。
2、研究性试验装置要求：①应有足够刚度。
在最大试验荷载作用下，应有足够承载力和稳定性。
②试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算图，且在整个试验过程中保持不变。
③试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载和不应阻碍结构构件变形的自由发展。
结构动力特性试验及损伤鉴定
ｃ ＝［ ２
其中 —— 第一个脚标 ｉ 表示位置符号 ， 第二个脚
其中［ ： ］ 表示广义质量矩阵 ， ［ 群 ］ 表示广义刚 度矩 阵．
将（ ２ ） 式代人 （ １ ） 式再左乘 ， 可得
［ ］ Ｑ （ ｔ ）＋［ ２
＝
］ ０ （ ｔ ）＋［ ］ Ｑ （ ｔ ）
（ ４ ）
Ｒ （ ） ＝ Ｅ ［ （ ） Ｙ Ａ ｔ ＋ ｒ ） ］＝∑。 ∑
ｒ Ｘ（ ｔ ） ＝２（ ｔ ）
ＬＬ Ｑ （ ｒ １ ） （ ｒ １ ） （ ． ｒ ＋ ７ － １ 一 ． ｒ ２ ） ｄ １ ｄ 丁 ｚ
（ １ ２ ）
结 构 的激励 Ｘ（ ｔ ）与响 应 ｙ （ ｔ ）之 间的 自功 率 谱 密度 函数矩 阵 之 间的关 系 ： Ｓ Ｈ（ 吐 ， ）＝
其 中
式中， ｈ ｏ １ （ ｒ ） ， 。 ｍ （ 丁 。 ） —— 表示脉冲响应函数．
环境激励主要来 自地面运动和风振． 输出信号
即为结构 对 于环境 激励 的 响应 ． 环 境激励 本身 是随 机 的， 而 且产 生原 因 多样 ， 实 际上 没有 测量 的必 要 ，
应后 ， 对脉动信号进行数据处理 ， 可得到结构的基 频率或较低阶的频率 ， 从而得出脉动的功率谱峰值 和结构的自 振频率． 近年来 ， 地震 等 自然 灾害 事件 频发 ， 地震后 ， 建
筑物倒 塌 、 破 坏严重 ， 需要 检测 、 鉴定 的建筑物 量 巨 大． 本文所述 方法 可 以方 便 的在地震 后 的现场进 行
检测 、 鉴定应 用 ， 并且 可 以为结 构加 固 、 维修等 提供
在分析中只考虑结构的响应． 将高层建筑结构简化 为多 自由度系统 ， 多 自由度系统的随机运动方程可
某钢筋混凝土框架结构厂房动力特性测试分析
Ｃｏ ｃ ｒ ｉ ｎ ｅ ｉ ｌ ｐ ｎ － ｏ ｔｎｇ ａ ｃｄｅ ｔ ｎ ｅ ｎ ｎｇ ｏ ｘ ｔｓｏ ｅ ａ ｔ ｆ ａ ｉ ｌ ｉ ｃｉ ｎ
ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｍ ｅ ｈｏ ｆ ｔ ｒ ｕｎ ａ ａ ｅ ｉ ｔ ｏ ｍ ｕ ｔ ｏ ｅ ｓ ｎ ｔ ｄ ｏ ｈｅ ｇ ｏ ｄ ｇ ｒ ｇ ｎ ｈｅ ｃ ｍ ｉ ｎ ｙ
中图分 类号 ：Ｕ ７ ． Ｔ ３５４
文献标识码 ： Ａ
１ 概 述
某烧结厂 内某 厂房 系建 国初我 国 自行设 计建 造 。 自投产 运 行以来 ， 主体 土建 结构未曾有过全 面的检测鉴定 。 由于主厂房 当
初设计 、 建造 时 ， 国家有 关设计 规范 、 准 以及 土建 施 工条 件 、 标 技
⑩一 ◎一 ⑧一 ④
术要求 、 材料性 能 与现在相 比， 其规 定 、 水平有 所 变化 ； 之该 主 加 厂房运行 以来 ， 使用 条件和外部环境 的影 响， 受 混凝 土碳化 ， 部 局 构件出现裂缝 ， 凝土 剥落 ， 筋 （ ） 蚀 ， 构件 出现屈 曲变 混 钢 板 锈 钢 形， 梁柱连接部位 松脱 等现象 的发 生 ， 导致 厂房整 体结 构性 能 和 结 构正常使用水平下降 。鉴于此 ， 对该厂 某厂房结 构动力 特性 实 测和分析为厂房结构加 固设计提供技 术依据 。
。
图 ２ 厂房⑩—⑩轴立面图
５号
１ ．ｏ） ９３ （
Ｌ 、 ＿一 ｆ ｆ
『 — — 、 一
Ｊ ４ 号
３号
＝＝＝ ：
—
【
１ ．０ ３７ ０
９８ ｏ ．ｏ
３９ ． ｏ０
Ｙ （）＋ ｉｔ ２
（） ｔ＋
（）＝ ￡／ ｔ （）
建筑结构试验-判断题
建筑结构试验-判断题B被测物理量的单位变化引起测试系统输出值变化量的大小称为灵敏度，灵敏度的表示方法是被测物理量与输出量之比。
（错）C测量结构振动时，安装在结构上的振动传感器的质量应尽可能大，才能不影响结构的振动特性。
（错）测量位移的仪器有：百分表、电子百分表、电阻应变片位移计、滑线电阻式位移计、拉线电阻式位移计等。
（对）D动荷载加载的方式有：重物加载、惯性力加载、激振器加载、爆炸加载、液压加载。
（错）G钢筋混凝土梁及单向板是典型的受弯构件，试验时安装成一端固定支座一端简支支座（错）钢筋混凝土梁受拉主筋的应力可用两种方法测量：一种是预埋电阻应变片法，另一种是在混凝土的表面预留孔洞（或称窗口）。
（对）G惯性力加载有两种加载方式：初始位移加载法与初加速度加载法。
（对）H惠斯顿电桥的一个重要特点是：当桥路中四个电阻的阻值达到某种关系时（R1R3-R2R4=0）电桥的输出电压为1。
（错）J机械式加载的优点是加载机械设备简单可靠，实现加载容易。
适用于对板壳等大面积的结构物施加均布荷载。
（错）基准测强曲线或经验公式的确定是回弹法检测混凝土强度的关键。
（对）激振就是使结构产生激烈的振动。
（错）结构动力特性的测定方法有：自由振动法、共振法和脉动法。
（对）结构动力特性是结构的固有特性，包括固有频率、阻尼、振型。
（对）结构静力试验加载分级是为了便于观察结构变形与荷载的关系。
（错）结构静力试验时，安装在结构上的仪表，要求刚度大，不影响被测结构的工作性能。
（错）结构伪静力试验的主要目的是研究结构的经受模拟地震作用的低周反复荷载后的力学性能和破坏机理。
（对）K科研试验除观测强度、抗裂度和裂缝之外，对构件各部分的应力的分布规律、构件的破坏特征等要详尽地观测。
（对）壳一般只承受压力，其承载力极限标志是混凝土被压坏。
（对）M模型试验的试验对象时实际结构（或构件）或者按实际结构（或构件）足尺寸复制的结构（或构件）。
（错）L拟动力试验是指计算机与试验机联机对试件进行加载试验。
历史保护建筑检测动力特性测试的方法
历史保护建筑检测动力特性测试的方法中冶建筑研究总院（上海）有限公司隶属于中国冶金科工股份有限公司，具有独立法人资格，是集检测监测、特种施工、装备制造、设备检修、新型建材于一体高新技术企业，提供科研、检测、设计、施工全过程系统服务的一流工程技术服务商。
关于历史保护建筑检测动力特性测试的方法，我们专家给出以下几点方法：动力特性测试的方法工程结构类型各异，结构形式也有所不同。
从简单的构件如梁、柱、屋架、楼板以至整体建筑物、桥梁等，动力特性相差很大，结构动力特性测试的方法和所用的仪器设备也不完全相同。
由于结构动力特性测试是以研究结构自振特性为主，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，因此通常可以在现场进行结构的实物试验。
常用的结构动力特性测试方法有自由振动法、共振法和脉动法。
1 脉动法脉动法是通过量测由环境随机激振而产生的建筑物微小振动，即“脉动”来分析建筑物的动力特性的方法。
从脉动信号中可以分析建筑物的固有频率、振型和阻尼系数。
建筑物的脉动来自两个方面，一方面是地面脉动；另一方面是大气变化即风和气压等引起的微幅振动。
建筑物的脉动是经常存在的，但极其微弱，一般只有几微米到几十微米。
因此测量这种信号必须使用低噪音和高灵敏度的拾振器和放大器，并配有记录仪和信号分析仪。
用这种方法进行实测，不需要专门的激振设备，用仪器将建筑物的脉动数据采集起来，经过一定的分析，就可以确定建筑物的动力特性，且脉动法不受结构形式和体量的限制，适用于各种复杂结构，因而得到广泛的应用。
同时，采用脉动法进行测试不会对原结构造成任何损害，且每次测试后不会在测试现场留下任何痕迹。
2 共振法共振法是利用专门的激振器对结构施加简谐动荷载，使结构产生恒定的强迫简谐振动，借助共振现象来观察结构的自振性质。
采用共振法进行动力试验时，可以连续改变激振器的频率，使结构产生多次共振，从而得到结构相应的多个频率和振型。
但是这种方法需要专门的激振器，而且激振时，对建筑物墙面和地面等可能造成不同程度的破坏。
结构动力特性-文档资料
一般采用惯性式机械离心激振器对结构施加周期性 和简谐振动，使结构产生简谐强迫振动。
二、共振法
（二）资料整理
（1）结构的固有频率测定
由结构动力学可知，当干扰力的频率与结构本身固 有频率相等时，结构就出现共振。
二、共振法
（2）确定结构的阻尼系数和阻尼比
采用半功率法（0.707法）由共振曲线图求得结构 的阻尼系数和阻尼比。
具体作法如下：
1.以振幅为纵坐标，ω为横坐标作出共振曲线见图5-14。 2.曲线上峰值对应的频率即为结构的固有频率。 3.从共振曲线上在纵坐标最大值ymax的0.707倍处作一水平 线与共振曲线相交于A和B两点，其对应横坐标是ω1和ω2， 则半功率点带宽为
连续改变激振器的频率，同时记录下结构的振幅，就 可作出频率――振幅关系曲线或共振曲线。
二、共振法
共振曲线中峰值对应的 频率即为结构的固有频 率（或周期）。如图513，第一个峰值对应的 频率为第一阶固有频率 （基本频率），第二个 峰值对应的频率为第二 阶固有频率。
图5-13 共振时的振动图形和共振曲线
（一）原理
脉动是不规则的，但当脉动的卓越频率接近（或等于）结 构的固有频率时，结构会产生“拍振”或“共振”，此时， 脉动记录光点振幅大，波形光滑，而且这样的情形总是多 次重复的。
注意：观测时，应避开外界有规则干扰。
• 1.主谐量法
• 建筑物固有频繁的 谐量是脉动里最主 要的成分，在脉动 图上可直接量出来。 凡是振幅大波形光 滑处的频率总是多 次重复出现。如果 建筑物各部位在同 一频率处的相位和 振幅符合振型规律， 那么，就可以确定 此频率为建筑物的 固有频率，见图516。
动力特性测试
某框架结构办公楼的动力特性测试与分析吴小波（福建省建筑科学研究院 350025）[提 要] 通过对一框架结构办公楼的脉动测试，在频域中进行参数识别获取结构的动力参数，并与理论计算结果进行比较分析，得出了一些在工程动测与结构计算分析中实用的结论。
[关键词] 框架结构；脉动法；动力测试；刚度；周期Testing and Analysis of Dynamic Characteristics of a Representative Frame Office-BuildingWu xiao-bo(Fujian Academy of Building Research, fuzhou 350025,China)Abstract: Through the testing of dynamic characteristics of a representative frame structure, the dynamic parameters of this structure are identified in frequency domain. At the end, the results of testing and computing are compared, and some applied results are proposed.Key words: frame structure; microtremors method; vibration tests; stiffness; vibration period 1 引言目前对建筑结构进行动力特性试验以获取结构动力特性参数的方法主要有人工激振法和环境随机振动法两类。
其中人工激振法又分为自由振动法和强迫振动法，自由振动法是借助外荷载使结构产生一定的初位移（或初速度），然后突然卸去荷载，结构便产生自由衰减振动，通过记录下的结构振动衰减曲线，根据结构动力学理论可以求出结构的自振周期和阻尼，因此通常又称它为“张拉释放法”；强迫振动法也称“共振法”，一般通过激振器对结构施加周期性的谐振动以获得结构的动力特性参数。
建筑结构试验第七章结构动力特性试验ppt正式完整版
7.1 概述
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、、、、
❖ 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。
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
的周期，由此求得结构的自振频率f＝1／T。
试验七脉动法结构动力特性测试
实验八：“建（构）筑物动力特性现场实测技术”试验大纲
（设计性、开放性）
一、实验目的
1. 了解脉动测试法的基本原理，掌握用脉动法测试结构的固有频率、阻尼及振型的方法；
2. 熟悉常用结构动力特性测试系统的组成和相关仪器的使用方法；
3. 熟悉建（构）筑物动力特性现场实测的基本方法和一些应该注意的问题；
4. 掌握DASP分析软件，并对实测数据进行结构动力特性分析。
二、可供使用的测试仪器及测试系统
三、实验内容及要求
要求学生以组为单位，采用脉动法对校园内某栋建筑物（例如土木实验大楼）进行动力特性现场测试，并独立完成、提交实测分析报告。
1. 收集资料：在对建筑结构物进行试验检测之前，应首先收集被检测建筑物的相关设计资料，了解建筑平、立、剖面尺寸及主要承重结构体系。
2. 环境调研:了解该建筑物的地理环境和建筑物周围的振动、噪音等情况。
3. 选择测试仪器安放位置；
4．确定测试方案；
5. 测点布置；
6. 数据采集；
7.数据分析处理。
四、实验报告
1. 绘制本次实测建筑结构的结构平面图，测点布置平面、立面图。
2 .设计测试方案，并阐述实测测点布置的理由。
3. 用DASP程序分析计算该结构的各阶频率、阻尼等动力特性。
并完成该建筑物的动力特性实测分析报告。
4. 通过该次实验，谈谈结构动力特性现场实测应注意的问题。
制定者：龚安礼
指导教师：王泽军、龚安礼、喻磊
审定者：张兴虎
批准者：王泽军
结构与抗震实验室
制定日期：2005年12月30日。
结构试验期末复习题
1、结构试验按试验目的可分为生产检验性试验和科学研究性试验；按试验对象可分为真型试验与模型试验；按荷载性质可分为静力试验与动力试验；按试验场所可分为现场试验和实验室试验；按试验持续时间可分为短期荷载试验与长期荷载试验。
2、动载试验主要包括：疲劳试验、动力特性试验、地震模拟振动台试验和风洞试验3、结构试验一般可分4个阶段：试验规划与设计、试验技术准备、试验实施过程、试验数据分析与总结4、重力加载包括：直接重力加载、杠杆重力加载5.水可作为对建筑结构施加的重力荷载。
6.荷载支承装置分为竖向荷载支承装置和水平荷载支承装置。
7、气压加载有正压加载和负压加载两种方式。
8、可采用卷扬机、绞车、螺旋千斤顶、螺旋弹簧、倒链等方式实现机械加载。
9.在结构构件安装位置与实际工作状态不相一致的情况下进行的试验称为异位试验。
10.试件设计所以要注意它的形状，主要是要求满足在试验时形成和实际工作相一致的应力状态。
11.结构试验中，采用分级加载一方面可控制加载速度，另一方面便于观测结构变形随荷载变化的规律。
12．应变测量方法包括：电阻应变测量方法；手持式应变仪测量方法与振弦式应变计测量方法。
13．测量挠度的仪器包括：①百分表及挠度计；②电子百分表；③电阻应变式位移传感器；④差动变压器式位移传感器；⑤刻度尺与水准仪。
14.电液伺服阀能根据输入电流的极性控制液压油的流向，根据输入电流的大小控制液压油的流量。
15.液压加载法的最大优点是利用油压使液压加载器产生较大的荷载。
16．测定结构的动力特性的方法包括：自由振动法、共振法、脉动法17.冲击力加载的特点是荷载作用时间极为短促，在它的作用下使被加载结构产生振动响应，适用于进行结构动力特性的试验。
18.在低周反复加载试验中为了能再现地震力作用下，墙体经常出现的斜裂缝或交叉裂缝的破坏现象，在墙体安装及考虑试验装置时必须要满足边界条件的模拟。
1、下列（D ）不属于科学研究性试验。
A．验证结构计算理论的假定B．为制订设计规范提供依据C．为发展和推广新结构、新材料与新工艺提供实践经验D．服役结构的可靠性鉴定2、下列（E ）不属于长期荷载试验。
结构动力特性
二、共振法
图5-15 共振法测量建筑物的振型
三、脉动法
脉动法通常用于测量整体建筑物的动力特性，通过测量建 筑物由于外界不规则的干扰而产生的微小振动，即“脉动” 来确定建筑物的动力特性。脉动信号极其微弱，一般只有 几微米到几百微米。
（一）原理
脉动是不规则的，但当脉动的卓越频率接近（或等于）结 构的固有频率时，结构会产生“拍振”或“共振”，此时， 脉动记录光点振幅大，波形光滑，而且这样的情形总是多 次重复的。
⑥求结构的固有频率、阻尼系数和相位
最大振幅对应的频率f是卓越频率，也就是结构的固有频 率。
图5-19
振幅谱示意图
图5-20
相位谱示意图
阻尼系数（阻尼比）的求法：类似共振法。
• 注意：结构固有频率基频与谐量分析中的 基频相区别
结构固有频率基频是结构作自由振动时的 k 1 是结 频率， ，谐量分析中的基频 m 构作复杂周期振动的最低频率 1 2 。
三、脉动法
3．频谱分析法
假设脉动信号是一个复杂的周期信号。通过谐量分析，将脉
动信号分解成若干个单一频率正弦规律的简谐分量。
（1）理论基础
谐量分析的理论基础是傅立叶级数的原理。任意一个圆频 2 率为 （周期为 T ）的周期性函数都可以分解为包括 许多正弦和余弦函数的级数，它们的圆频率各 为 、2 、 3 、…等，即
（5-26）
第
k个谐量的初相角（相位角）。
k arctan
ak bk
Yk sin(kt k )
――第k 次谐量
特点： k 次谐量固有频率是一次谐量固有频率的 k 倍。
（2）计算方法
框架结构动力特性测试及抗震性能分析
ｓ ｅ ｌ ｆ —ｒ ｃ ｐ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ［ Ｊ ］ ． Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｉ ｎ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ，
２ ０ ０ ６， ３ ６ （ ３ ） ： ４ ０ ６— ４ １ ４ ．
试， 获取 建筑 物动 力特性 ， 与有 限元 模 型模态 分析做
年代 ， 其长轴 为东西 方 向 ６ ２ ． ４ ｍ， 短轴 为南北 方 向 １ ４ ｍ， 底层层 高 ４ ． ５ ｍ， 其它各层为 ３ ． ６ ｍ， 为混凝土框架
结构 ， 实心砖填充 墙 ， 结构平面示意 图见 图 １ 。该 办公
ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ａ ｙ ｆ ｏ ｒ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｄ ｅ ｃ ｋ ｄ ｅ ｉ ｃ ｉ ｎ ｇ ： ｍｉ ｘ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ［ Ｊ ］ ． ＡＣ Ｉ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ， ２ ０ ０ ０， ９ ７ （ ２ ） ． ［ ５］ Ｙ ａ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｋ ｕ ａ ｎ ｇ ，Ｊ ｉ ｎ ｐ ｉ ｎ ｇ Ｏ ｕ ．Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ 负科研 观测 任务 、 使用 功能 较为复 杂 ， 对 结构 振
动要求较 为 严格 。因年 代久 远 ， 缺乏结 构 设计 图纸 ，
该 楼房几何 尺寸均为实地 测量所 得 ， 各 层 内侧 柱子 均
为４ ０ ０ ｍ ｍ Ｘ ５ ５ ０ ａ ｒ ｍ， 外侧柱子 为 ４ ５ ０ ｍ ｍ Ｘ ｌ ｌ ０ ０ ｍ ｍ， 梁 尺
(结构试验)第六章结构动力试验
2020/10/23
13
6.3 疲劳试验
根据结构疲劳试验的目的可以将试验分为研究性试验和检验性试验。
1. 研究性试验
3. 疲劳破坏具有显著的局部特征，疲劳裂纹扩展和破坏过程发生在局部区域。
4. 疲劳破坏是一个累计损伤的过程，要精力足够多次导致损伤的交变应力才 会发生疲劳破坏。
2020/10/23
11Leabharlann 6.3 疲劳试验2020/10/23
12
6.3 疲劳试验
一、结构疲劳试验的目的
结构疲劳试验的直接目的是确定结构的疲劳极限，为了获得结构的疲劳极 限，必须对结构施加重复荷载，并测定结构达到疲劳破坏时的荷载循环次数。
1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元，建造了一座主跨 度853.4米的悬索桥。建成4个月后，于同年11月7日碰到了一场风速为19 米 /秒的风。虽风不算大，但桥却发生了剧烈的扭曲振动，且振幅越来越大（接 近9米），直到桥面倾斜到45度左右，使吊杆逐根拉断导致桥面钢梁折断而 塌毁， 坠落到峡谷之中。
第六章 结构动力试验
School of Urban Construction and Management
2020/10/23
1
6.1 概述
在工程结构所受的荷载中，除了静荷载外，往往还会受到动荷载（动力作 用）的作用。 动荷载：大小、位置和方向随时间变化的荷载。从动态角度来讲，静荷载 只是动荷载的一种特殊形式。 动力作用的主要特点：作用及作用效应随时间发生变化。因此考虑动力荷 载作用下结构的性能，不仅考虑荷载作用的大小和位置，还应考虑荷载作用 的时间及结构响应随时间变化的关系。
结构动力特性测试方法及原理
一.概述每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。
了解结构的动力特性是进行结构抗震设计和结构损伤检测的重要步骤。
目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。
n个自由度的结构体系的振动方程如下：M y(t) C y(t) K y(t) p(t)式中M、C、K分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n维矩阵；p(t)为外部作用力的n维随机过程列阵；y(t) 为位移响应的n维随机过程列阵；y(t)为速度响应的n维随机过程列阵；y(t)为加速度响应的n维随机过程列阵。
表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率 f (其倒数即自振周期T)、振型Y(i)和阻尼比_：这些数值在结构动力计算中经常用到。
任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统，结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种改变可视为结构破损发生的标志。
这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提岀修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断” 技术就是这样一种方法。
其最大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。
从传感器测试设备到相应的信号处理软件，振动模态测量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。
随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态参数等）。
目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。
测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法和自由振动法。
稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型和对应的阻尼比。
工程结构动力特性及动力响应检测技术
江苏省工程建设标准DGＪJXXXXX—20１0ＤGＪ32/JXＸ—20１0工程结构动力特性及动力响应检测技术规程Ｔechnical specifiｃatiｏnｆｏr teｓtingｄｙｎａｍiｃcｈarａcteristic and dｙnamic responｓe of engineｅｒｉng sｔructｕres201０-XX-ＸX发布2010—XX－XX实施江苏省建设厅审定发布江苏省工程建设标准工程结构动力特性及动力响应检测技术规程DGJ32／JXX-2０10JXXＸＸX—20１0主编单位:1 / 22批准单位: 江苏省建设厅批准日期:2０１0年XＸ月XX日前言近年来，结构的安全评估及抗震性能评价越来越受到人们的重视，结构的动力检测由于其自身的优点逐渐成为工程界和学术界十分关注的一个研究领域。
结构动力检测方法可不受结构规模和隐蔽的限制,高效模块化、数字化的结构动力响应测量技术为结构动力检测方法提供了有效的技术支持。
为规范工程结构动力特性和动力响应检测方法和程序,提高检测结果的可靠性,特编制本规程。
根据江苏省建设厅《关于印发＜江苏省2009年度工程建设标准和标准设计图集编制、修订计划〉的通知》(苏建科[２009]99号)的要求,规范编制组在前期相关科研的基础上，经广泛调查研究，认真总结实践经验,参考国内外有关先进标准,开展专题研究、试验研究和典型工程应用,并在广泛征求意见的基础上，制定本规程。
本规程的主要技术内容是:1 总则；2术语和符号;3基本规定;４仪器设备；5工程结构动力特性检测;6工程结构动力响应检测;７检测报告的编写。
本规程在使用过程中如发现需要修改或补充之处,请随时将意见反馈至南京工业大学（南京市中山北路200号,邮政编码：2１００09),以供今后修订时参考。
本标准主编单位、参编单位和主要起草人：主编单位:主要起草人:2 / 22目录1 总则 ....................................................................... 错误!未定义书签。
《建筑结构试验》开卷考试试题_打印（电大土木工程）
《建筑结构试验》开卷考试试题_打印（电⼤⼟⽊⼯程）1、⼟⽊⼯程试验分类：研究性试验和检验性试验（实验⽬的）、静⼒试验和动⼒试验（荷载性质）、实体（原型）试验和模型试验（实验对象）、实验室试验和现场试验（试验场地）、破坏性试验和⾮破坏性试验（结构或构件破坏与否）、短期荷载试验和长期荷载试验（时间长短）。
2、结构试验⽬的：结构试验是指在结构物或试验对象上，利⽤设备仪器为⼯具，以各种试验技术为⼿段，在施加各种作⽤（荷载、机械扰动⼒、模拟的地震作⽤、风⼒、温度、变形等）的⼯况下，通过量测与试验对象⼯作性能有关的各种参数（应变、变形、振幅、频率等）和试验对象的实际破坏形态，来评定试验对象的刚度、抗裂度、裂缝状态、强度、承载⼒、稳定和耗能能⼒等，并⽤以检验和发展结构的计算理论。
3、⽣产性试验和科研性试验⽬的：科研性试验⽬的在于验证结构设计的某⼀理论，或验证各科学的判断、推理、假设及概念设计的正确性，或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论，⽽系统地进⾏试验研究；⽣产性试验⽬的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施⼯验收规范的要求，并对检验结构作出技术结论。
4、静⼒试验和动⼒试验区别：动⼒荷载随时间变化，⽽静荷载只要不再施加荷载它不随时间变化⽽变化；结构动⼒反应与结构⾃⾝的动⼒特性（结构固有参数）密切相关。
5、短期试验和长期试验区别：短期荷载试验在进⾏结构试验时限于试验条件、时间和基于解决问题的步骤，不能代替长年累⽉进⾏的长期荷载试验，在分析试验结果时必须加以考虑；长期荷载试验即持久试验，它将连续进⾏⼏个⽉甚⾄数年，通过试验以获得结构的变形随时间变化的规律。
为了保证试验的精度，经常需要对实验环境有严格的控制。
如保持恒温恒湿，防⽌震动影响等。
6、实验室试验和现场试验区别：实验室试验是指在有专门设备的实验室内进⾏的试验。
实验室试验可以获得良好的⼯作条件，可以应⽤精密和灵敏的仪器设备进⾏试验，具有较⾼的准确度。
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实验八：“建（构）筑物动力特性现场实测技术”试验大纲
（设计性、开放性）
一、实验目的
1. 了解脉动测试法的基本原理，掌握用脉动法测试结构的固有频率、阻尼及振型的方法；
2. 熟悉常用结构动力特性测试系统的组成和相关仪器的使用方法；
3. 熟悉建（构）筑物动力特性现场实测的基本方法和一些应该注意的问题；
4. 掌握DASP分析软件，并对实测数据进行结构动力特性分析。
二、可供使用的测试仪器及测试系统
三、实验内容及要求
要求学生以组为单位，采用脉动法对校园内某栋建筑物（例如土木实验大楼）进行动力特性现场测试，并独立完成、提交实测分析报告。
1. 收集资料：在对建筑结构物进行试验检测之前，应首先收集被检测建筑物的相关设计资料，了解建筑平、立、剖面尺寸及主要承重结构体系。
2. 环境调研:了解该建筑物的地理环境和建筑物周围的振动、噪音等情况。
3. 选择测试仪器安放位置；
4．确定测试方案；
5. 测点布置；
6. 数据采集；
7.数据分析处理。
四、实验报告
1. 绘制本次实测建筑结构的结构平面图，测点布置平面、立面图。
2 .设计测试方案，并阐述实测测点布置的理由。
3. 用DASP程序分析计算该结构的各阶频率、阻尼等动力特性。
并完成该建筑物的动力特性实测分析报告。
4. 通过该次实验，谈谈结构动力特性现场实测应注意的问题。
制定者：龚安礼
指导教师：王泽军、龚安礼、喻磊
审定者：张兴虎
批准者：王泽军
结构与抗震实验室
制定日期：2005年12月30日。