復(fù)雜連體高層大跨度連廊動(dòng)力測(cè)試與模型修正.pdf

1、結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性是復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)，也是衡量復(fù)雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性態(tài)的重要依據(jù)。動(dòng)力特性可以通過數(shù)值模擬方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，也可以通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的方式獲得。為準(zhǔn)確了解和掌握新建或既有建筑真實(shí)結(jié)構(gòu)性態(tài)，可采用數(shù)值模擬和動(dòng)力檢測(cè)相結(jié)合的方式。該方式在一定程度上消除了數(shù)值模擬獲得的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性與實(shí)際結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的差異，也避免了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)無(wú)法進(jìn)行完備觀測(cè)的問題。 理論分析模型為確定地震作用、分析風(fēng)振響應(yīng)和了解結(jié)構(gòu)的振動(dòng)

2、正常使用狀態(tài)性能等提供了重要基礎(chǔ)。事實(shí)上，由于計(jì)算理論的限制、材料參數(shù)的不確定性、施工誤差和環(huán)境變化等各種因素的存在，將導(dǎo)致實(shí)際結(jié)構(gòu)與分析和設(shè)計(jì)模型之間存在或大或小的差別，僅靠理論分析往往不能滿足工程應(yīng)用的需要。理論分析要與試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合，在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對(duì)分析和設(shè)計(jì)模型進(jìn)行修正，可以較為準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際性態(tài)。 本文以復(fù)雜連體高層建筑杭州市民中心的關(guān)鍵子結(jié)構(gòu)—高空鋼結(jié)構(gòu)連廊為研究對(duì)象，使用基于平均正則化功率譜密度的峰值法和

3、模態(tài)置信因子對(duì)連廊的動(dòng)力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)比較研究?；谟邢拊碚摻⒘巳S有限元模型，并通過模態(tài)分析獲得了結(jié)構(gòu)主要的頻率和振型。在輸入未知情況下對(duì)連廊進(jìn)行了動(dòng)力檢測(cè)。動(dòng)力檢測(cè)過程包括通過傳感器網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得高空連廊在風(fēng)荷載和地脈動(dòng)等環(huán)境激勵(lì)作用下的響應(yīng)時(shí)程和基于實(shí)測(cè)響應(yīng)時(shí)程的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析過程。在實(shí)測(cè)連廊響應(yīng)時(shí)程的基礎(chǔ)上，使用了基于平均正則化功率譜密度的峰值法識(shí)別結(jié)構(gòu)的主要頻率、振型。由于阻尼的機(jī)制較為復(fù)雜，且不確定性

4、較大，結(jié)構(gòu)的阻尼參數(shù)通常通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。采用半功率帶寬法和隨機(jī)減量方法識(shí)別連廊阻尼比。引入模態(tài)置信因子，對(duì)計(jì)算模態(tài)信息和實(shí)測(cè)模態(tài)信息進(jìn)行了比較分析，以驗(yàn)證數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。 在上述工作基礎(chǔ)上，使用基于靈敏度分析和貝葉斯估計(jì)的有限元模型修正方法對(duì)復(fù)雜連體高層建筑群杭州市民中心的高空鋼結(jié)構(gòu)連廊進(jìn)行了有限元模型修正。通過頻率誤差和模態(tài)置信因子計(jì)算，比較分析了修正前連廊數(shù)值模型的模態(tài)參數(shù)和基于環(huán)境激勵(lì)下實(shí)測(cè)得到的連廊模態(tài)

5、參數(shù)，以確定數(shù)值模型動(dòng)力特性與實(shí)際結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的差異。通過模態(tài)參數(shù)對(duì)連廊構(gòu)件物理參數(shù)的靈敏度分析構(gòu)造靈敏度矩陣，并在此基礎(chǔ)上篩選出對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)影響較大的參數(shù)?；谪惾~斯估計(jì)法構(gòu)造參數(shù)加權(quán)矩陣和響應(yīng)加權(quán)矩陣，根據(jù)待修正參數(shù)初始設(shè)計(jì)值的置信度設(shè)置參數(shù)允許的上下邊界值。按一定的收斂準(zhǔn)則進(jìn)行迭代修正可獲得模型修正結(jié)果。 本文的試驗(yàn)分析和模型修正分析研究表明，基于平均正則化功率譜密度的峰值法可以直接和準(zhǔn)確地識(shí)別結(jié)構(gòu)的低階模態(tài)參數(shù)，基于靈