強(qiáng)風(fēng)激勵(lì)下建筑自振特性測(cè)試與分析——以防災(zāi)科技學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓為例＊

肖爽，王小明

強(qiáng)風(fēng)激勵(lì)下建筑自振特性測(cè)試與分析——以防災(zāi)科技學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓為例＊

肖爽，王小明

（上海市地震局，上海 200062）

建筑物的動(dòng)力特性是建筑物自身固有的特性，一般是指建筑物的振動(dòng)頻率（或者振動(dòng)周期）、振型及阻尼比。建筑物的地震反應(yīng)是由地面運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性決定的。因此在計(jì)算地震反應(yīng)時(shí)，結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型及阻尼比都是十分重要的參數(shù)。由于理論計(jì)算方法求得的結(jié)構(gòu)自振頻率存在誤差，所以利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到的結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性即建筑物建成后的實(shí)際動(dòng)力特性，其結(jié)果是準(zhǔn)確、可靠的。通過對(duì)防災(zāi)學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓進(jìn)行強(qiáng)風(fēng)振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，獲取了南北和東西兩個(gè)方向的加速度時(shí)程數(shù)據(jù)，利用DASP數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了低通濾波（25 Hz），通過在頻域內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算給出了該教學(xué)樓1～3階固有頻率、振型和阻尼比，得到強(qiáng)風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)的平動(dòng)特性，與環(huán)境激勵(lì)（地微動(dòng)）作用下結(jié)構(gòu)的自振特性進(jìn)行對(duì)比，最后總結(jié)出有意義的結(jié)論，用于建立該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)健康檔案，并為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)提供參考。

環(huán)境振動(dòng)測(cè)試；模態(tài)分析；固有頻率；阻尼比

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，建筑物的健康檢測(cè)和損傷識(shí)別對(duì)建筑有著至關(guān)重要的意義。由于建筑物的動(dòng)力特性一般是指建筑物的振動(dòng)頻率（振動(dòng)周期）、振型及阻尼比，而建筑物的地震反應(yīng)是由地震運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)自身的動(dòng)力特性定共同決定的。因此，在計(jì)算地震反應(yīng)時(shí)，結(jié)構(gòu)的自振頻率、振型及阻尼比都是十分重要的基本參數(shù)。理論計(jì)算參數(shù)的方法是通過簡(jiǎn)圖計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，然而簡(jiǎn)圖一般比較簡(jiǎn)化，通常填充墻等非結(jié)構(gòu)部件不計(jì)入結(jié)構(gòu)剛度中，而且結(jié)構(gòu)的質(zhì)量分布、材料的實(shí)際性能、施工質(zhì)量等都不能準(zhǔn)確計(jì)算。所以，通過利用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)得到的建筑動(dòng)力特性，即建筑物建成后的實(shí)際動(dòng)力特性，其結(jié)果是準(zhǔn)確、可靠的。

本文所采用的實(shí)驗(yàn)方法是環(huán)境振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)，在整個(gè)測(cè)試過程中不會(huì)對(duì)建筑物造成任何影響和損害，通過頻域分析法和時(shí)域分析法進(jìn)行模態(tài)參數(shù)分析，計(jì)算出該教學(xué)樓1～3階固有頻率、振型和阻尼比，利用規(guī)范計(jì)算出實(shí)際的地震作用值，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的強(qiáng)風(fēng)作用下的地震作用進(jìn)行對(duì)比，最后總結(jié)出有意義的結(jié)論。

防災(zāi)科技學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓為12層框架剪力墻建筑，東西長(zhǎng)70 m，高45 m左右。該教學(xué)樓為多功能樓，裙樓為3層，主要是階梯教室，1～6、9、10樓為學(xué)生正常上課場(chǎng)所，7、8樓為實(shí)驗(yàn)室，11層為機(jī)房，12層主要是網(wǎng)絡(luò)辦公室。該教學(xué)樓作為學(xué)院內(nèi)學(xué)生上課活動(dòng)的主要場(chǎng)所，其在學(xué)院內(nèi)的作用是很大的，因此有必要了解該樓的模態(tài)參數(shù)，為該樓日后進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)提供數(shù)據(jù)資料。從衛(wèi)星圖上看該樓北臨海油大街、西臨燕靈路，這兩條道路在上下班高峰期間的車流量很大，因此筆者認(rèn)為對(duì)該建筑物振動(dòng)有影響的因素有以下幾點(diǎn)：①上下課期間大量學(xué)生的走動(dòng)；②由于緊鄰道路，上下班高峰期時(shí)車輛的大量流動(dòng)；③安裝在建筑物地下一層的供水泵工作時(shí)的振動(dòng)。此外還有自然環(huán)境因素，尤其在春冬季北方大風(fēng)時(shí)，由于南北方向的樓梯較窄，南北方向的大風(fēng)會(huì)加劇建筑物的振動(dòng)。所以，本文即采用脈動(dòng)法對(duì)防災(zāi)科技學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓進(jìn)行自振特性測(cè)試與分析。

1 實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)過程

1.1 實(shí)驗(yàn)方法（環(huán)境振動(dòng)測(cè)試）

脈動(dòng)試驗(yàn)是現(xiàn)時(shí)廣泛采用的試驗(yàn)方法，這是由于高靈敏度傳感器撿拾到的振動(dòng)信號(hào)與高性能的分析儀器的配合，已經(jīng)能夠很好地滿足測(cè)量與分析的需要。無需利用起振機(jī)等激振手段便能得到所需結(jié)果。

建筑物的脈動(dòng)是一種很微小的振動(dòng)，振動(dòng)源來自地殼內(nèi)部微小的振動(dòng)，地面車輛運(yùn)動(dòng)、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)所引起的微小振動(dòng)以及風(fēng)引起的建筑物的振動(dòng)等，利用建筑物的脈動(dòng)響應(yīng)來確定其動(dòng)力特性，俗稱脈動(dòng)試驗(yàn)。利用高靈敏度的傳感器、放大記錄設(shè)備，借助于隨機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)處理的技術(shù)，利用環(huán)境激勵(lì)量測(cè)結(jié)構(gòu)物的響應(yīng)，分析確定結(jié)構(gòu)物的動(dòng)力特性是一種有效而簡(jiǎn)便的方法，它可以不用任何激振設(shè)備，對(duì)建筑物絲毫沒有損傷，也不影響建筑物內(nèi)正常工作的進(jìn)行，在自然環(huán)境條件下就可以量測(cè)建筑物的響應(yīng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析就可以確定其動(dòng)力特性。

本實(shí)驗(yàn)即采用脈動(dòng)試驗(yàn)法，在強(qiáng)風(fēng)的自然環(huán)境激勵(lì)下對(duì)學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓進(jìn)行自振特性測(cè)試，得出結(jié)果分析結(jié)論。

1.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境及過程

實(shí)驗(yàn)當(dāng)日風(fēng)速為11.78 m/s，相當(dāng)于5級(jí)強(qiáng)風(fēng)下，做強(qiáng)風(fēng)激勵(lì)下學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓自振特性測(cè)試。實(shí)驗(yàn)時(shí)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備941B型拾振器12臺(tái)，941型放大器2臺(tái)，INV306U型采集儀1臺(tái)，安裝有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的筆記本電腦1臺(tái)。

首先做了6號(hào)樓平動(dòng)自振特性測(cè)試，將12個(gè)傳感器分別安放在1～12層樓樓層的幾何中心位置，其目的是讓傳感器接收到的信號(hào)僅僅是平移振動(dòng)信號(hào)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)不要進(jìn)來，這樣在做數(shù)據(jù)分析處理時(shí)便于識(shí)別平移振動(dòng)信號(hào)。按照傳感器布置的原則，自下而上按照樓層等間隔的安放傳感器，也要考慮到特殊部位傳感器的安放，如果一個(gè)傳感器應(yīng)振動(dòng)的方向是，兩個(gè)方向的，則一次就可記錄下兩個(gè)方向的振動(dòng)。一般傳感器多為感受某一個(gè)方向的振動(dòng)，因此，可以先測(cè)定一個(gè)方向的振動(dòng)，等記錄完畢后再把傳感器在平面上轉(zhuǎn)動(dòng)900，再測(cè)另一個(gè)方向的振動(dòng)，本實(shí)驗(yàn)即做了6號(hào)樓南北以及東西兩個(gè)方向的平動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。平動(dòng)測(cè)試拾振器布置如圖1所示。

由于地震破壞的實(shí)際事例中，建筑物由于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)導(dǎo)致?lián)p壞的例子并不少見，因此盡量減少結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)也是在設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的，因此做了扭轉(zhuǎn)作用下6號(hào)樓的振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)。平移振動(dòng)布置測(cè)點(diǎn)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)布置測(cè)點(diǎn)不同，建筑物的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是整個(gè)建筑物繞著結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)中心在轉(zhuǎn)動(dòng)，因此它越遠(yuǎn)離扭轉(zhuǎn)中心，振動(dòng)也就越大。所以，往往把扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的測(cè)點(diǎn)布置在建筑物的最邊端，即建筑物的兩側(cè)，在一個(gè)樓層中成雙成對(duì)地布置測(cè)點(diǎn)。

扭轉(zhuǎn)測(cè)試拾振器布置如圖2所示。

圖1 平動(dòng)測(cè)試拾振器布置圖

圖2 扭轉(zhuǎn)測(cè)試拾振器布置圖

1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由北京振動(dòng)與噪聲研究所研發(fā)的DASP數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行譜分析，得到振動(dòng)測(cè)試的幅值，與轉(zhuǎn)換系數(shù)計(jì)算得到6號(hào)教學(xué)樓在平動(dòng)情況下實(shí)際的位移、速度以及加速度值如表1所示。

表1 相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

通道號(hào)安靜（無風(fēng)）平動(dòng)位移/m安靜（大風(fēng)）平動(dòng)位移/m安靜（無風(fēng)）平動(dòng)速度/（m/s）安靜（大風(fēng)）平動(dòng)速度/（m/s）安靜（無風(fēng)）平動(dòng)加速度/（m/s2）安靜（大風(fēng)）平動(dòng)加速度/（m/s2） 14.94×10－71.54×10－64.71×10－67.70×10－64.26×10－45.17×10－4 21.04×10－62.64×10－67.90×10－61.46×10－54.93×10－46.76×10－4 31.57×10－63.93×10－61.07×10－52.25×10－53.46×10－45.74×10－4 42.27×10－66.74×10－61.41×10－53.10×10－54.56×10－47.05×10－4 52.92×10－67.33×10－61.75×10－53.84×10－57.90×10－49.73×10－4 63.63×10－69.04×10－62.02×10－54.39×10－57.84×10－49.81×10－4 74.44×10－61.15×10－52.36×10－54.71×10－57.4×10－41.04×10－3 84.72×10－61.14×10－52.56×10－55.67×10－51.01×10－31.14×10－3 95.69×10－61.33×10－52.92×10－56.11×10－51.10×10－31.30×10－3 105.50×10－61.14×10－52.70×10－55.56×10－59.01×10－41.21×10－3 116.89×10－61.52×10－53.14×10－55.86×10－51.04×10－31.25×10－3 127.63×10－61.71×10－53.60×10－56.18×10－51.18×10－31.40×10－3

2 振動(dòng)測(cè)試結(jié)果分析

2.1 地震作用力算法介紹

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，求得多質(zhì)點(diǎn)彈性體系的水平地震作用的計(jì)算可采用振型分解反應(yīng)譜法，在一定條件下還可以采用比較簡(jiǎn)單的底部剪力法。

2.1.1 振型分解反應(yīng)譜法

體系振型質(zhì)點(diǎn)水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式為：

ji=jjiji（=1，2，…，；=1，2，…，） （1）

式（1）中：為相應(yīng)振型自振周期的地震影響系數(shù)；ji為振型質(zhì)點(diǎn)的水平相對(duì)位移；j為振型的振型參與系數(shù)；i為質(zhì)點(diǎn)的重力荷載代表值。

2.1.2 底部剪力法

底部剪力法的計(jì)算公式為：

EK=1eq（2）

式（2）中：eq為結(jié)構(gòu)等效總重力荷載代表值，0.85g；為結(jié)構(gòu)總重力荷載等效系數(shù)（規(guī)范約取0.85）。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》可知，在這兩種方法計(jì)算中都需用到地震影響系數(shù)的值，而建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)烈度、場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定，要想得到完整的地震影響系數(shù)譜曲線，則需要通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)得結(jié)構(gòu)的自振周期和同一周期不同質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位移比值，通過實(shí)際測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算準(zhǔn)確的水平地震作用。地震影響系數(shù)譜曲線如圖3所示。

圖3 地震影響系數(shù)譜曲線

圖3中，為地震影響系數(shù)，g為特征周期，為結(jié)構(gòu)周期，為曲線下降段的衰減指數(shù)，2為阻尼調(diào)整系數(shù)，max為地震影響系數(shù)最大值，1為直線下降段的斜率調(diào)整系數(shù)，小于0.55時(shí)取0.55。

2.2 互功率譜分析

根據(jù)北京振動(dòng)與噪聲研究所研發(fā)的DASP數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行譜分析，可得到6號(hào)教學(xué)樓的功率譜，功率譜定義為單位頻帶內(nèi)的信號(hào)功率，它表示了信號(hào)功率隨著頻率的變化情況，功率譜的曲線一般橫坐標(biāo)為頻率，縱坐標(biāo)為功率。利用峰值法分析出建筑物的固有頻率，峰值法是一種頻域分析法，其實(shí)質(zhì)是建筑物在固有頻率會(huì)產(chǎn)生很大的響應(yīng)，功率譜上的峰值點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率中識(shí)別出建筑的自振頻率，無論是測(cè)點(diǎn)的自譜或兩個(gè)信號(hào)的互譜，在建筑物固有頻率處都會(huì)出現(xiàn)陡峭的峰值，建筑物固有頻率就是利用這一特性來確定的。防災(zāi)科技學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓在南北方向的平動(dòng)譜分析如圖4～圖15所示，以第三質(zhì)點(diǎn)為參考點(diǎn)，選擇前25 Hz頻率進(jìn)行互功率譜分析選取的前三階固有頻率的互譜分析圖，由于功率沒有負(fù)值，所以根據(jù)相位的大小確定方向，相位度數(shù)接近于180°或180°的倍數(shù)時(shí)為相反方向；反之即為同向。

2.3 振型圖

根據(jù)互功率譜分析圖整理數(shù)據(jù)，確定南北方向平動(dòng)的情況下，對(duì)于6號(hào)教學(xué)樓各質(zhì)點(diǎn)的功率與頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由于功率與各質(zhì)點(diǎn)的位移有關(guān)，所以功率的大小可以代表各質(zhì)點(diǎn)的位移量，相位度數(shù)的大小可以確定質(zhì)點(diǎn)的位移方向，利用Excel整理出第一、第二、第三振型的頻率與其相對(duì)應(yīng)各質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位移并繪制出其振型圖，如圖16、圖17、圖18所示，前三振型各質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位移如表2所示。

圖4 第一層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖5 第二層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖6 第三層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖7 第四層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖8 第五層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖9 第六層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖10 第七層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖11 第八層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖12 第九層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖13 第十層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖14 第十一層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

圖15 第十二層質(zhì)點(diǎn)平動(dòng)互譜功率分析圖

表2 前三振型各質(zhì)點(diǎn)的相對(duì)位移表

質(zhì)點(diǎn)第一振型各質(zhì)點(diǎn)位移第二振型各質(zhì)點(diǎn)位移第三振型各質(zhì)點(diǎn)位移 14.187 6196.3899.386 27 28.482 35348.89713.924 9 312.389 7458.29912.544 1 418.162574.4556.963 68 520.761 4559.2752.295 8 627.739622.143﹣6.985 01 733.141597.837﹣9.990 95 837.639 2495.603﹣6.792 82 943.210 5382.083﹣4.882 01 1047.316 2225.1228.984 91 1151.192 3134.7211.544 7 1257.723 1﹣170.7278.347 97

圖16 第一振型（f1=1.124 44）的振型圖

圖17 第二振型（f2=4.154 17）的振型圖

圖18 第三振型（f3=13.326 7）的振型圖

2.4 水平地震作用力分析與計(jì)算

根據(jù)6號(hào)教學(xué)樓建筑說明可知，6號(hào)教學(xué)樓抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.2 m/s2，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，建筑物場(chǎng)地類別為Ⅲ類。

計(jì)算得出6號(hào)教學(xué)樓結(jié)構(gòu)總重力荷載為68 684 kN，每層重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值i為5 723.67 kN，以下分別采用兩種方法計(jì)算建筑物水平地震作用力。

2.4.1 實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)特征周期、特征周期值表可知，max=0.16，g= 0.45 s，可得到6號(hào)教學(xué)樓地震影響系數(shù)曲線，如圖19所示。

圖19 6號(hào)教學(xué)樓地震影響系數(shù)曲線

利用底部剪力法計(jì)算結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值EK=1×eq=0.087×58 381.4=5 079.18 kN。

2.4.2 理論計(jì)算結(jié)果

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》附錄F結(jié)構(gòu)基本自振周期的經(jīng)驗(yàn)公式F.2.2，鋼筋混凝土框架和框剪結(jié)構(gòu)的基本自振周期按下式計(jì)算：

式（3）中：為房屋總高度，m；為房屋寬度，m。

根據(jù)6號(hào)樓建筑圖紙得到數(shù)據(jù)=53 m，（最窄受風(fēng)面）。因此，1=0.84 s，2=0.28 s，3=0.168 s。

利用底部剪力法計(jì)算結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值EK=1×eq=0.09×58 381.4=5 254.326 kN。

3 振動(dòng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)論

經(jīng)過對(duì)學(xué)院6號(hào)教學(xué)樓環(huán)境激勵(lì)下振動(dòng)測(cè)試試驗(yàn)及振動(dòng)數(shù)據(jù)的處理，從3個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 振動(dòng)量分析

通過時(shí)域分析獲取了地脈動(dòng)激勵(lì)和強(qiáng)風(fēng)激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)量值。

在無風(fēng)條件下，南北方向的最大平動(dòng)位移=5.69×10﹣6m，最大平動(dòng)速度=3.60×10﹣5m/s，最大平動(dòng)加速度=1.18×10﹣3m/s2。

在有風(fēng)條件下，風(fēng)速度風(fēng)=11.78 m/s，相當(dāng)于5級(jí)強(qiáng)風(fēng)下，南北方向的最大平動(dòng)位移=1.71×10﹣5m，最大平動(dòng)速度=6.18×10﹣5m/s，最大平動(dòng)加速度=1.40×10﹣3m/s2。

3.2 前三階自振周期分析

通過頻域分析，獲取了地脈動(dòng)激勵(lì)和強(qiáng)風(fēng)激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的前三階自振周期。

南北方向在無風(fēng)振動(dòng)情況下，第一振型自振周期1=0.889 s；第二振型自振周期2=0.24 s；第三振型自振周期3=0.075 s。

南北方向在有風(fēng)振動(dòng)情況下，風(fēng)速度風(fēng)=11.78 m/s，相當(dāng)于5級(jí)強(qiáng)風(fēng)，第一振型自振周期1=0.94 s；第二振型自振周期2=0.25 s；第三振型自振周期3=0.075 s。

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的高層建筑鋼筋混凝土框架和框剪結(jié)構(gòu)的基本自振周期計(jì)算得到，第一振型自振周期1=0.84 s，第二振型自振周期2=0.28 s，第三振型自振周期3=0.168 s。

通過上述結(jié)論分析，在同一方向、建筑物下進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，有風(fēng)和無風(fēng)的情況下的結(jié)構(gòu)自振周期基本相同，由此可知，結(jié)構(gòu)的自振周期是結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性，它只與樓層的高度、質(zhì)量、構(gòu)件布置等物理量有關(guān)，與外界的作用力無關(guān)。通過對(duì)比可知，實(shí)驗(yàn)的自振周期值與《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的自振周期值基本相似。

3.3 底層地震剪力對(duì)比分析

估算與實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)自振特性獲取的底層地震剪力對(duì)比分析如下。

根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)構(gòu)的自振周期1=0.889 s，利用底部剪力法計(jì)算結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值EK=5 079.18 kN；根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》估算的結(jié)構(gòu)自振周期1=0.84 s，利用底部剪力法計(jì)算結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值EK=5 254.326 kN。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與規(guī)范中的數(shù)據(jù)分別利用底部剪力法計(jì)算總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值十分接近，可分析出實(shí)驗(yàn)的第一振型與規(guī)范中的第一振型基本相似。

4 總結(jié)

本文采用脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法，利用DASP數(shù)據(jù)處理軟件譜分析，初步得到建筑物有風(fēng)、無風(fēng)時(shí)的位移、速度、加速度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后選擇前25 Hz頻率進(jìn)行互功率譜分析選取前三階固有頻率的互譜分析圖，得到該建筑物前三階振型自振頻率和振型圖。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的該建筑物實(shí)測(cè)水平地震作用力和《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》計(jì)算出的理論水平地震作用力進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果十分接近。

通過脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，有風(fēng)和無風(fēng)情況下的結(jié)構(gòu)自振周期基本相同，證實(shí)結(jié)構(gòu)的自振周期是結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性，它只與樓層的高度、質(zhì)量、構(gòu)件布置等物理量有關(guān)，與外界的作用力無關(guān)。利用實(shí)驗(yàn)測(cè)得結(jié)構(gòu)一階自振周期計(jì)算的結(jié)構(gòu)水平地震作用力值與《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》估算的自振周期計(jì)算的結(jié)構(gòu)水平作用力值接近。本文的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算方法對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)具有參考價(jià)值。

［1］徐培福，肖從真，李建輝.高層建筑結(jié)構(gòu)自振周期與結(jié)構(gòu)高度關(guān)系及合理范圍研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2014（2）：1-11.

［2］施衛(wèi)星，魏丹，韓瑞龍.鋼結(jié)構(gòu)房屋動(dòng)力特性脈動(dòng)法測(cè)試研究［J］.地震工程與工程振動(dòng)，2012（1）：114-120.

［3］劉紅彪，郭迅，梁永朵，等.9度設(shè)防區(qū)房屋結(jié)構(gòu)自振周期測(cè)試［J］.建筑結(jié)構(gòu)，2011（5）：60-62，77.

［4］方鄂華，錢稼茹，馬鎮(zhèn)炎.高層鋼結(jié)構(gòu)基本周期的經(jīng)驗(yàn)公式［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1993（2）：56-62.

［5］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50011—2010建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

［6］中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì).建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

U441.3

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.19.003

2095－6835（2019）19－0006－06

肖爽（1993—），女，防災(zāi)科技學(xué)院土木工程學(xué)士學(xué)位，上海市地震局助理工程師，主要研究方向?yàn)榈卣饝?yīng)急、建筑抗震設(shè)計(jì)。

王小明。

上海市科委項(xiàng)目（18DZ1200500）資助

〔編輯：張思楠〕