復雜連體高層大跨度連廊動力測試與模型修正.pdf

1、結(jié)構(gòu)的動力特性是復雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，也是衡量復雜高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)動力性態(tài)的重要依據(jù)。動力特性可以通過數(shù)值模擬方法進行預測，也可以通過現(xiàn)場實測的方式獲得。為準確了解和掌握新建或既有建筑真實結(jié)構(gòu)性態(tài)，可采用數(shù)值模擬和動力檢測相結(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)動力特性與實際結(jié)構(gòu)動力特性的差異，也避免了現(xiàn)場實測無法進行完備觀測的問題。 理論分析模型為確定地震作用、分析風振響應和了解結(jié)構(gòu)的振動

2、正常使用狀態(tài)性能等提供了重要基礎(chǔ)。事實上，由于計算理論的限制、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，將導致實際結(jié)構(gòu)與分析和設(shè)計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用的需要。理論分析要與試驗測試相結(jié)合，在實測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對分析和設(shè)計模型進行修正，可以較為準確地反映結(jié)構(gòu)的實際性態(tài)。 本文以復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)置信因子對連廊的動力特性進行了數(shù)值模擬和現(xiàn)場實測比較研究?；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連廊進行了動力檢測。動力檢測過程包括通過傳感器網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得高空連廊在風荷載和地脈動等環(huán)境激勵作用下的響應時程和基于實測響應時程的實驗模態(tài)分析過程。在實測連廊響應時程的基礎(chǔ)上，使用了基于平均正則化功率譜密度的峰值法識別結(jié)構(gòu)的主要頻率、振型。由于阻尼的機制較為復雜，且不確定性

4、較大，結(jié)構(gòu)的阻尼參數(shù)通常通過現(xiàn)場實測和工程經(jīng)驗進行確定。采用半功率帶寬法和隨機減量方法識別連廊阻尼比。引入模態(tài)置信因子，對計算模態(tài)信息和實測模態(tài)信息進行了比較分析，以驗證數(shù)值模型的準確性。 在上述工作基礎(chǔ)上，使用基于靈敏度分析和貝葉斯估計的有限元模型修正方法對復雜連體高層建筑群杭州市民中心的高空鋼結(jié)構(gòu)連廊進行了有限元模型修正。通過頻率誤差和模態(tài)置信因子計算，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)境激勵下實測得到的連廊模態(tài)

5、參數(shù)，以確定數(shù)值模型動力特性與實際結(jié)構(gòu)動力特性的差異。通過模態(tài)參數(shù)對連廊構(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)上篩選出對結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)影響較大的參數(shù)?；谪惾~斯估計法構(gòu)造參數(shù)加權(quán)矩陣和響應加權(quán)矩陣，根據(jù)待修正參數(shù)初始設(shè)計值的置信度設(shè)置參數(shù)允許的上下邊界值。按一定的收斂準則進行迭代修正可獲得模型修正結(jié)果。 本文的試驗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確地識別結(jié)構(gòu)的低階模態(tài)參數(shù)，基于靈