動力特性測試在建筑物檢測鑒定中的應用

劉曉東

摘 要 建筑物結構的動力特性屬于建筑物的一個固定屬性，在求解建筑物結構動力特性的過程中，往往是利用模型簡化達到求解目的，但這個過程無法準確反映建筑物的實際固有特性。因此，想要進一步了解建筑物實際固有特性，必須選擇一種新型、優質的檢測堅定方法，準確有效的堅定建筑物固有特定。實體結構動力特性測試是近年來在實踐過程中廣泛應用的一種檢測堅定方法，該測試方法明顯克服傳統理論分析法中存在的各種不足與缺陷，充分考慮到本構關系、邊界條件、施工影響等多種信心，可全面真實有效的反映建筑物的實體結構性能。從實際應用情況可以看出，采用動力特性測試明顯可獲得更為科學、合理、有效、真實的建筑物結構性能信息，具有明顯的應用價值。

關鍵詞 動力特性測試;檢測鑒定;建筑物固有特性;傳統理論分析法

動力特性測試近年來在建筑物性能的測試中廣泛應用，以往主要用于構件性能或是結構性能的測試中。但隨著動力特性測試的應用價值逐步被開發出來，動力特性測試的應用范圍逐步擴大。有研究學者[1]對某地的流程鋼筋混凝土框架結構實施動力特性測試，獲取了混凝土框架結構的一階自振頻率，并且和有限元摸態分析結果進行比較、調整，從而驗證了混凝土框架結構本身的抗震性能。也有研究學者[2]通過應用動力特性測試監測混凝土澆灌建成的廠房動力特性，并與常規檢測結果進行比較分析，準確、理性的評估廠房本身的結構性能、剛度，為廠房進行加固設計提供了更多數據、技術指導。從以上實例可以看出，在建筑物的檢檢測堅定中應用動力特性測試，是具有廣泛應用價值的。

1動力特性測試的基本原理

動力特性測試實施過程中，拾振器會將被檢測結構的某一點隨著時間變動的運動量轉變成模擬電信號，數據采集器中的A/D轉換器會按照等時間間隔的采樣模式進行信號模擬，并且能夠順利轉變為數字信號，這種數字信號可順利通過處理軟件實施進一步處理。假設A1=（I=1，2，3，……，n-1，n）其實是一個離散脈動數據，那么n就是離散點數，而A1則是持續時間，若A1持續較長，在幾十秒甚至是幾百秒之間，則在分析過程中，則需要借助加窗階段獲取需要分析的長度數據，才能進行分析。在分析過程中，為了進一步提升所檢測結構的動力特性準確度與精確度，可通過降低窗邊瓣泄能效應，可在檢測鑒定過程中應用Hanning。再者，未能夠順利使用FFT算法進行有效計算，應在計算過程中合理取值。通過頻率域分析法可輔助檢測人員進一步確定結構動力特性，也就是被檢測結構的振型與固有頻率。在頻率域的脈動信號處理過程中，應首先計算任何一個測點脈動信號的Fourier振幅譜、功率譜，然后根據峰值計算準確的結構固有頻率。檢測計算過程中，還可根據任何一個測點的功率譜與Fourier振幅譜峰值，從而確定檢測構件的振型峰值。若在計算過程中獲取所有測點振型振幅，則可有效確定結構振型。在計算阻尼比的過程中，應積極使用互譜、自譜這兩種囊括頻率響應函數、振型響應函數的信息。因為這樣可通過互譜或是自譜，采用半功率點方法準確計算阻尼比。目前，在建筑物檢測鑒定過程中，應用最為廣泛的動力特性測試方法主要是脈動法。脈動法對專門的激振設備無明顯要求，可通過儀器獲取相應的建筑物脈動數據，然后利用專業軟件進行有效分析，從而確定建筑物的實際固定動力特性，并且不會被結構形式、結構體量限制。再者，脈動法在應用過程中并不會對原有建筑結構造成損傷，在完成測試后不會留下痕跡，因此在臨床得到了廣泛應用。

2動力特性測試在檢測鑒定中的應用

2.1 阻尼比

阻尼比是動力特性檢測過程中常用的一個重要指標，在建筑物結構的檢測鑒定中實施動力特性測試，并使用阻尼比這一中重要指標，可有效計算地震反應相關參數。但是，阻尼比是一種難以通過理論計算獲取的重要參數，必須在現場環境進行實際檢測分析，才能獲取相應的阻尼比數值。而結構阻尼比則是現今判定建筑物結構受損的關鍵依據，通過阻尼比的變化幅度、變化頻率，可輔助檢測人眼及時明確建筑物結構受損的詳細程度，尤其是用于歷史建筑保護性監測的過程中，更具有應用價值，可更為理性的分析被檢測建筑物的結構損傷實際情況。從實際應用情況可以看出，阻尼比這一重要參數重要在歷史建筑保護性監測中廣泛應用。歷史性建筑相較于現代化建筑，存在明顯差異，其建造工藝、建造風格、建筑造型、建筑特點等都比較獨特，且歷史性建筑多具有結構復雜、材料性能不斷退化等特點。應用有限元軟件模擬，存在過高難度，難以獲取精準真實的數據，模擬過程中假定的邊界條件和實際情況存在明顯差異，且容易被網格劃分精度過分影響。有研究學者[3]通過在大型古建筑木塔保護性監測過程中實施阻尼比測試，探究阻尼比的實際應用價值。研究學者選取一座具有970余年歷史的木塔作為研究對象，通過在無游客工況期間的南北向阻尼比測試結果（2次）進行分析，結果顯示，相較于二次檢測結果，首次檢測結果的阻尼比明顯比二次檢測結果小23.1%，其中東西向的一階振型阻尼比二次檢測結果相較于首次，明顯要擴大18.5%，由此可以判定被檢測木塔本身結構存在節點松動、結構整體性逐步下降的特點。

2.2 頻率

生產設備運行過程中的振動會對被檢測建筑物本身的結構造成一定影響，因此在結構異常振動的實際檢測鑒定過程中，必須實施動力特性檢測試。實驗研究表明，存在振動設備的樓層在生產設備運行過程中發生異常振動的原因主要有兩個：第一是是因為生產設備本身的激振力效率和結構構件固有頻率一致或是非常接近，進而誘發共振現象;第二是因結構構件本身剛度不夠，導致被檢測建筑物機構構件在出現強迫振動情況下，會增加振幅。有研究文獻針對某個廠房的排風樓展開了相應研究，因為被檢測廠房的排風樓中安裝了多臺風機，風機在運行過程中，排風樓的樓蓋部分區域會存在明顯的振感。為明確振感的發生原因，檢測人員對排風樓進行了動力特性測試。明確現場各個區域的實際布置情況后，準確辨別出存在明顯振感的區域，然后將這一區域作為本次勘察的主要區域。在實際檢測過程中，在振感明顯區域布置相應的拾振器，然后打開排風樓所有風機，促使風機運行，未檢測完畢，不允許風機停止運行。在現場檢測完畢后，聯合有限元軟件模擬進行準確計算，可獲取相應的自振頻率，可明確振感區域的振感發生原因，可根據振感發生原因，進行相應的處理。

2.3 性能

建筑物使用一段時間后，建筑物的結構構件性能也會發生變化，比如其抗力、載荷均會隨著時間的變化而不斷變化。因此，為了保證建筑物的實際應用價值，保證建筑物本身的性能，提高建筑物的安全性與使用壽命。應及時保護建筑物的結構性能，提高建筑物應用過程中的安全性。同時，還需在維護建筑物結構的過程中，提供相對詳細、科學、完整、合理的理論依據，對建筑物進行維護保養。以往通過構建模型。計算分析、試驗檢測多層等措施，才能明確建筑物構建的實際性能，可通過評定建筑物構件性能，預期建筑物的應用可靠性與應用安全性。建筑物結構的可靠性主要從三個方面進行評估，如建筑物的耐久性、適用性、安全性。而安全性則是評估建筑物結構可靠性的重要指標。而建筑物結構的安全性主要指建筑物承載能力，承載能力直接決定著建筑物的實際應用安全性，直接關系著人身安全與財產安全。在實際實踐過程中，做好建筑物結構的安全性檢測評估至關重要。實踐主要通過評估建筑物結構的應用舒適性，在載荷一定、正常使用情況下，觀察建筑物結構的振動情況與變形情況，從而達到考察目的。在實施動力特性測試后，首先要明確在什么樣的情況下完成動力特性測試，明確測試過程中需要解決的重點問題，比如鋼筋混凝土建筑物結構的性能，獲取性能評定結果后，然后才能進一步進行測試，為實際評定建筑物的其他構件提供相對真實可靠的依據。在完成建筑物所有構件的性能檢測后，即刻便可完成建筑物構件損傷情況的識別工作，可基于動力特性測試結果，通過動力測試損傷識別法完成相應的建筑物結構性能評定。在這個實驗過程中，可根據建筑物的實際損傷識別結果、構建的實際受力特征，理性評估分析建筑物構件的極限承載力。而動力特性測試過程中獲取的多個動力參數可準確反映建筑物整體結構的力學性能。

3結束語

從本研究分析結果可以看出，動力特性測試本身具有強大的應用價值，可在多種建筑物結構構件的檢測鑒定中發揮顯著的作用。比如可用于歷史建筑、古建筑的保護性監測、普通高樓大廈的安全性監測、常用建筑的性能監測等等，可為建筑物結構的安全性提供更為準確的支撐，可及時檢測出異常區域的異常發生原因，可及時辨別建筑的性能實際情況，為維護建筑，合理使用建筑提供有力的數據支撐與信息支撐，值得應用。

參考文獻

[1] 吳體，肖承波.動力特性測試技術在建筑工程檢測鑒定中的應用[J].四川建筑科學研究，2017，43（1）：45-49.

[2] 顧雁輝，楊曉明.某混凝土預制裝配結構廠房的檢測鑒定及加固[J].工程建設，2017，49（7）：66-71.

[3] 梁世料.監控系統在高層建筑動力特性檢測中的應用研究[J].建材發展導向（上），2019，17（12）：192.