[发明专利]利用动态响应识别结构阻尼及刚度的方法

说明书

本发明的利用动态响应识别结构阻尼及刚度的方法，涉及建筑结构参数识别技术领域。针对利用现有频遇分解法或随机子空间法进行结构刚度的识别，存在计算复杂且耗时，普通技术人员难以掌握的问题。步骤如下：将待测结构物均匀划分为多个单元并标记节点，通过给予待测结构物任意节点一已知动荷载，实测各个节点的动态响应，建立实测动态响应和理论动态响应下的结构振动方程，得出待测结构物的实际刚度与理论刚度的结构刚度比α的求解方程，并通过对求解方程的时程分解循环计算识别出结构的实际刚度及实际阻尼；该方法通过引入结构刚度比α间接求解待测结构物的实际刚度及实际阻尼，算法内核得以简化，提高了运算速度，而且步骤简洁易于掌握。

技术领域

本发明涉及建筑结构参数识别技术领域，特别涉及一种利用动态响应识别结构阻尼及刚度的方法。

背景技术

在建筑物的施工及运营期间，建筑结构的健康状态关系到施工人员和使用人员的生命安全，因此，针对施工期、运营期建筑结构的健康(安全)诊断评估尤为重要。

目前，评判建筑结构健康状态主要以结构实际刚度为指标，识别结构实际刚度的方法主要是利用加速度传感器获取结构在环境激励下的加速度响应，并通过频遇分解法或随机子空间法进行结构刚度参数的识别，上述两种方法均涉及复杂的编程计算，计算耗时较长，对技术人员的专业水平要求较高，难以掌握。

发明内容

针对利用现有频遇分解法或随机子空间法进行结构刚度的识别，存在计算复杂且耗时，普通技术人员难以掌握的问题，本发明的目的是提供一种利用动态响应识别结构阻尼及刚度的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用动态响应识别结构阻尼及刚度的方法，步骤如下：

S1：将待测结构物均匀划分为n个单元，在相邻单元之间的划分线及所述待测结构物的两端做节点标记，在所述待测结构物上标记n+1个节点，在所述待测结构物的任意节点施加一个已知动荷载F(t)，实测各个节点的动态响应为[a(t),v(t),x(t)]；

S2：依据所述待测结构物的单元、节点划分情况，建立所述待测结构物的理论模型，以已知动荷载F(t)作为输入量，计算所述待测结构物在已知动荷载F(t)作用下的理论动态响应[a^l(t),v^l(t),x^l(t)]；

S3：将已知动荷载F(t)、实测动态响应[a(t),v(t),x(t)]、理论动态响应[a^l(t),v^l(t),x^l(t)]作为输入量，分别建立实测动态响应下的结构振动方程以及理论动态响应下的结构振动方程，得出待测结构物的实际刚度与理论刚度的结构刚度比α的求解方程，将结构刚度比α的求解方程进行时程分解，识别出所述待测结构物的实际刚度及实际阻尼。

本发明的利用动态响应识别结构阻尼及刚度的方法，首先，将待测结构物均匀划分为多个单元并标记节点，通过给予待测结构物任意节点一已知动荷载，实测各个节点的动态响应，建立实测动态响应和理论动态响应下的结构振动方程，得出待测结构物的实际刚度与理论刚度的结构刚度比α的求解方程，并通过对求解方程的时程分解循环计算识别出结构的实际刚度及实际阻尼；该方法通过引入结构刚度比α间接求解待测结构物的实际刚度及实际阻尼，算法内核得以简化，提高了运算速度，而且步骤简洁易于掌握。

所述步骤S1中，在所述待测结构物的每个节点上布置一个加速度传感器，实测各个节点的动态响应[a(t),v(t),x(t)]，其中，加速度响应a(t)通过所述加速度传感器直接获取，加速度响应a(t)一次积分计算得出速度响应v(t)，加速度响应a(t)二次积分计算得出位移响应x(t)。

所述步骤S3包括：

S301：分别建立实测动态响应下的结构振动方程，如式一，以及理论动态响应下的结构振动方程，如式二：