结构动力学现场振动测试教学探讨

为学生提供符合时代需要 的课 程体系和教学 内容 … 。
本节拟通过对两 幢不 同结构 形式 的建筑 进行 脉 冲响应 现场 测试 ， 获 取结 构的 自 振 频率 和阻尼 比等 参数 ， 使学 生加 深对 真实 结构动力学是高等学 校土木工程专业 的一 门重要课 程 ， 该课 建筑物 的脉动是在地 面运 动等 脉动源激励 下引起 的 响应 ， 所
经 数据 处理 ， 获得两幢建筑物 的 自 振频率 和 的多采 样率 记 录 与通 讯 ； 具 有 多数 据 格式 及 远程 协议 ， 如Ｃ Ｏ Ｓ ・ Ｂ大楼 的加速度响应 ，
ＭＯ Ｓ ， Ｅ ｗ ， Ｓ Ａ Ｃ， Ｍａ ｌ ｆ ａ ｂ ， Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｉ ， Ｍｉ ｎ ｉ Ｓ ｅ ｅ ｄ等 。适用 范围广 ， 可 以用 阻 尼 比 。 在整个现场测试教学过程 中， 学 生在教师的指导下依次完成 于 自由场 、 强震 台网、 公路铁路 、 水库电站等多通道监 测。
程的难点主要在 于动 力学 的基本 理论 和应 用 。而 学生 对动 力学 结构 的动力特性 的认识 。
方面的知识掌握不 深 、 应用 不多 ， 数值 分 析方 面 的内容 也较 少涉
及， 对复杂 的工 程动力 分析 难 以理解 Ｊ ， 单纯 的课 堂理 论讲 解很 以该试验不需任何 激振 设备 ， 对建 筑物 没有 损伤 ， 也不 影 响建筑 难收 到理想的教学效果 。所 以 ， 结构动 力学教学 中亟需 建立 起与 物 内部 的正常工作 ， 试 验方 法简便 且有 效 ， 适 合 课程 教学 。通 过
是进 行地震反 应分析 的一个 力和丰富 的想象力 ， 充分运用 和发 挥这些 能力 的创新 精神 和创造 基本参数 。确定这些动力特性参数 ， 要熟练的运用结构动力 学知识 去解决实 际工程 意识。因此在教学过 程 中要实 现从 注重 知识 传授 向更 加重 视能 基本条件 。因此 ， 必 须具有多 自由体 系动力特 性求 解理 论 的坚 实基 础 ， 而现 力和素质培养 的转变 ； 要根据经济社 会发展 和科技进 步 的需 要及 问题 ， 时更 新教学 内容 ， 将新知识 、 新 理论和新 技术充 实到教 学 内容 中， 阶段 的课堂教学 主要是局 限于公式 的讲 解。
地表振 动衰减 测试实例 ， 以及所涉及的结构动 力学基本理 论 ， 结 果表 明 ， 将课堂理论教学 与现场振 动测试 相结合 的教 学方式 ， 能较 好地 发挥 学生的主观能动性 ， 激发学生 的兴趣和潜 力 ， 取得 了良好 的教 学效果。 关键词 ： 结构 动力学 ， 课程改革 ， 现场测试
中图分 类号 ： Ｔ Ｕ ３ １ １ ． ３ 文献标 识码 ： Ａ
０ 引言
求 日益激烈 ， 这就要 求学生 具有 一定 的观 察力 ， 较 为严 谨 的思维
２ 现 场 振动 测试 实例及 其 相关理 论
． １ 两幢 建筑 结构动 力特 性现 场测 试教 学 实例 在经济 、 文化 、 科技 高速发 展的今天 ， 社会 对应 用性人 才的需 ２ 结构物 的 自振频 率 、 振 型、 阻 尼 比是 表征 其 自身动 力特 性 的
１ 现场 振 动测试 仪器
测试 对 象 为 同济 大 学 内某 两 幢 教 学楼 （ 以下 称 为 Ａ， Ｂ大
。Ａ大楼 总建筑面积 １ ４ ９ ２ ０ ｍ ， 层数 ８ 层（ 半地下 １ 层） ， 建筑 测试 仪器为美 国凯尼公 司生产 的 Ｂ ａ ｓ ａ ｌ ｔ 型数 字记 录器 ， 其多 楼 ） １ ． ９ ｍ， 采用了钢框架与混凝土墙体相结合 的结 构体 系。在 通道数据 采集系统置于一个单 体机 箱 内， 内置 Ｇ Ｐ Ｓ 。机 箱包 含外 高度 ３ 其 Ｂ座顶层布置测点 ； Ｂ大楼总建筑面积为 ２ ２ ０ ０ ０ ｍ２ ， 层数 １ ４层 ， 部 电压 输 出传 感 器 与 系 统 连 接 的接 口， 所 有 接 头 支 持 瞬 电与 ２层 ， ３层 ， ４层有 大开洞 ， 为转换 层 ， 结 构较复 Ｅ ＭＩ ／ Ｒ Ｆ Ｉ 保护 。Ｂ ｓａ ａ ｌ ｔ 型仪器 内置三分 向加速度计 ， 具有 ４ （ ８ ） 个 为框架剪力墙结构 ， 测点布置在顶层 ； 测试 内容 为在地脉 动作用 下某一 时段 内 Ａ， 独立 的传 感通道 ， 支持 内置 Ｅ Ｓ － Ｔ ； 支持 最低 一 １ ｓ ｐ ｓ 最高 １ ０ ０ ０ ｓ ｐ ｓ 杂，
标准力学 意义上 的倾 覆 力矩 计算 公式 有着 较大 的差异 。差 异主 要来源 于梁对整体结构 的贡献 。在 实际工程 控制 墙柱 比例时 ， 应 明确使用抗 规方法。
结 构 动 力 学 现 场 振 动 测 试 教 学 探 讨
张 帅 陈清军 周成 杰
（ 同济大学结构工程与防灾所 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
摘
要： 探讨 了一 种将 “ 结构动 力学 ” 课堂理论教学与现场 振动测试相结合的教学方式 ， 着重分析 了两幢建筑结构动 力特性测试和
第３ ９卷 第 ２ １ 期 ２ ０ １ ３ 年 ７ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨｎ ＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ ． ２ １
Ｊ ｕ １ ． ２ ０ １ ３
・２ ７・
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ２ １ － ０ ０ ２ ７ — ０ ３wenku.baidu.com
课程 相配套的实践环节 。
测试具有不 同结构形式 的两幢建筑 的脉动 响应 ， 以获得其 自振周 本文 介绍 了现场振动测试 的两 项教学 实践 ， 力 图将 其融 入到 期 ， 阻尼 比等参数 ， 使 学生对 于结 构动 力特性 的相 关概 念有更 为 结构 动力 学教学的全过程 中去 。 清晰的认识 。