DB37T5025-2014建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測技術(shù)規(guī)程

山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DBDB37/T5025-2014J12891-2014建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測技術(shù)規(guī)程TechnicalSpecificationforTestingDynamicPerformanceofBuildingStructure2014-12-15發(fā)布2015-01-01實(shí)施山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳聯(lián)合發(fā)布山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測技術(shù)規(guī)程TechnicalSpecificationforTestingDynamicPerformanceofBuildingStructureDB37/T5025-2014住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部備案號：J12891-2014批準(zhǔn)部門:山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局實(shí)施日期:2015年01月01日青島出版集團(tuán)2014濟(jì)南2山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局關(guān)于發(fā)布山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測技術(shù)規(guī)程》的通知魯建標(biāo)字〔2014〕34號各市住房城鄉(xiāng)建委(建設(shè)局)、質(zhì)監(jiān)局，各有關(guān)單位：由青島理工大學(xué)主編的《建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測技術(shù)規(guī)程》業(yè)經(jīng)審定通過，批準(zhǔn)為山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，編號為本標(biāo)準(zhǔn)由山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳負(fù)責(zé)管理，由青島理工大學(xué)負(fù)責(zé)具體內(nèi)容的解釋。山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2014年12月15日3前言為規(guī)范建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測方法，綜合評估新建及既有結(jié)構(gòu)在偶然作用下(地震、爆破、撞擊等)及長期服役中的可靠性，編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)技術(shù)，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，編制了本規(guī)程。本規(guī)程的主要技術(shù)內(nèi)容包括：1.總則；2.術(shù)語和符號；3.基本規(guī)定；4.儀器設(shè)備；5.動(dòng)力特性檢測；6.動(dòng)力響應(yīng)檢測；7.檢測報(bào)告。本規(guī)程由山東省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳負(fù)責(zé)管理，由青島理工大學(xué)(臨沂)負(fù)責(zé)具體內(nèi)容的解釋。請各單位在執(zhí)行本規(guī)程過程中，注意積累資料，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，隨時(shí)將有關(guān)的意見和建議反饋給青島理工大學(xué)(地址：E-mail：yangtzezh@163.com)，以供今后修訂時(shí)參考。本規(guī)程主編單位、參編單位、主要起草人和主要審查人主編單位：青島理工大學(xué)參編單位：山東省建筑科學(xué)研究院4山東省建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站山東錦華建設(shè)集團(tuán)有限公司山東金城建設(shè)有限公司山東省交通科學(xué)研究所山東建筑大學(xué)日照天泰建筑安裝工程有限公司臨沂市建設(shè)安全工程質(zhì)量監(jiān)督管理處日照市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站棗莊市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站棗莊市建筑設(shè)計(jì)研究院淄博市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站濟(jì)南市工程質(zhì)量與安全生產(chǎn)監(jiān)督站青島市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站東營市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站青島理工大學(xué)工程質(zhì)量檢測鑒定中心諸城市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站高密市建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站5費(fèi)縣建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站費(fèi)縣交通運(yùn)輸局主要起草人員：苗吉軍崔士起趙長勇宋瑞文司紀(jì)偉成勃?jiǎng)⒉努|張毅李旺新趙考重丁兆良邵魯江丁元余金躍衡張斌王偉宋超劉延春王曉鐘軍孫棟馬全安荊兆暉李進(jìn)國于素健黃慶華臧運(yùn)鋒王濤蘭可喜秦國棟朱傳明賈劍林劉運(yùn)生賈世波劉炳強(qiáng)高子連馬沖王濤張樹立劉瑋瑋尹曉文吳霞主要審查人員：張偉平張毅剛陸偉東王海超徐承強(qiáng)楊建平王中民李尊強(qiáng)張?jiān)诖盒煨律鷱埦S匯董全文6 7 8CONTENTSalProvisions 2TermsandSymbols 2 2.2Symbols 33BasicRequirements 4 3.2DetectionProcedure 43.3DetectionEnvironment 54InstrumentandEquipment 64.1TechnicalRequirementsforDetectionSystem 64.2TechnicalRequirementsMaintenance 75TestingDynamicCharacteristic 85.1GeneralProvisions 85.2DetectionMethod 95.3DataProcessing 106TestingDynamicResponse 136.1GeneralProvisions 136.2DetectionMethod 146.3DataProcessing 1496.4DetectionEvaluation 15 AppendixARecordoftheTesting 17ExplanationsofWordinginthisCode 18ListofQuotedStandards 19Addition:ExplanationofProvisions 201總則1.0.1為了統(tǒng)一建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測方法，使其技術(shù)先進(jìn)、數(shù)據(jù)可靠，提高檢測結(jié)果的可比性，保證檢測結(jié)果的可靠性，制訂本規(guī)程。1.0.2本規(guī)程適用于新建及既有建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能檢測。1.0.3建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測應(yīng)委托具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行；檢測人員應(yīng)進(jìn)行專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)并具有相應(yīng)的工作能力。1.0.4按本規(guī)程進(jìn)行動(dòng)力性能檢測時(shí)，除應(yīng)遵守本規(guī)程的規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。22術(shù)語和符號2.1術(shù)語2.1.1動(dòng)力特性dynamiccharacteristic反映結(jié)構(gòu)本身所固有的振動(dòng)特性，如自振頻率、阻尼比及振型。2.1.2動(dòng)力響應(yīng)dynamicresponse反映結(jié)構(gòu)受動(dòng)力作用時(shí)的響應(yīng)，如位移、速度、加速度等。2.1.3脈動(dòng)法pulsatingmethod利用結(jié)構(gòu)周圍環(huán)境激勵(lì)引起的振動(dòng)進(jìn)而識別結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的一種方法。2.1.4人工激勵(lì)法artificialexcitationmethod通過某種激振裝置對結(jié)構(gòu)施加激勵(lì)進(jìn)而識別結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能的一種方法。2.1.5頻響范圍frequencyresponserange傳感器或測振系統(tǒng)正常工作的頻帶，在這個(gè)頻帶內(nèi)輸入信號頻率的變化不會引起它們的靈敏度發(fā)生超出指定的百分?jǐn)?shù)的變化。2.1.6靈敏度sensitivity表示傳感器信號輸出幅值與被測信號的輸入幅值之比。2.1.7信噪比signaltonoiseratio3表示放大器的輸出信號的電壓與同時(shí)輸出的噪聲電壓的比，常用分貝數(shù)dB表示。2.1.8振動(dòng)加速度級vibrationaccelerationlevel以分貝計(jì)，是加速度與基準(zhǔn)加速度之比的以10為底的對數(shù)乘以20。2.2符號f——自振頻率FFT——快速傅里葉變換(FastFourierTransform)Gxy(f)——互功率譜函數(shù)PSD——功率譜密度函數(shù)(PowerSpectralDensity)0ni——振型函數(shù)值43基本規(guī)定檢測方案3.1.1現(xiàn)場檢測前，宜準(zhǔn)備下列資料：1所在場地的地質(zhì)勘察資料；2工程的結(jié)構(gòu)類型、高度、長度、寬度、建造年份等；3建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件；4建筑結(jié)構(gòu)模態(tài)分析結(jié)果；5施工技術(shù)資料；6場地及其鄰近的干擾振源資料。3.1.2檢測方案宜包括下列內(nèi)容：1檢測目的；2檢測設(shè)備及要求；3檢測內(nèi)容及方法；4測點(diǎn)布置方案。檢測步驟3.2.1建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能檢測宜按照下列步驟進(jìn)行：1根據(jù)檢測對象及目的，選擇合適的檢測參數(shù)及激勵(lì)方式；2根據(jù)場地情況和檢測要求布置測點(diǎn)；53儀器的安裝與調(diào)試；4采集數(shù)據(jù)；5數(shù)據(jù)處理與分析；6撰寫檢測報(bào)告。檢測環(huán)境3.3.1檢測場地宜避開外界干擾振源，測點(diǎn)宜避開地下管線、電磁場、噪聲、射線等。3.3.2檢測系統(tǒng)應(yīng)具有防風(fēng)、防雨雪、防曬、防摔等保護(hù)措施。64儀器設(shè)備4.1檢測系統(tǒng)技術(shù)要求4.1.1檢測系統(tǒng)可由激振系統(tǒng)、傳感器、動(dòng)態(tài)信號采集分析系統(tǒng)等組成。4.1.2強(qiáng)迫振動(dòng)宜選擇體積小、重量輕的激振設(shè)備，機(jī)械式激振設(shè)備宜具備無極調(diào)頻功能。4.1.3傳感器應(yīng)采用低頻傳感器，頻率下限應(yīng)不大于0.1Hz，頻響曲線應(yīng)平坦，傳感器橫向靈敏度宜小于0.05。4.1.4信號放大調(diào)理器應(yīng)符合下列要求：1放大器應(yīng)采用帶低通濾波功能的多通道放大器，低通濾波大2放大器頻響范圍：低頻應(yīng)不大于0.1Hz，高頻應(yīng)大于傳感器上限頻率，輸入噪聲水平應(yīng)不大于2μV。3多通道放大器要求各個(gè)通道間無串?dāng)_，各通道相位一致，頻響范圍相同。其振幅一致性偏差應(yīng)小于0.5dB@1kHz，相位一致性1kHz。4.1.5數(shù)據(jù)采集與記錄宜采用多通道數(shù)字采集和存儲系統(tǒng)，其A/D轉(zhuǎn)換器位數(shù)應(yīng)不小于12位，宜采用16bit以上A/D轉(zhuǎn)換，幅度畸變.0dB。74.1.6信號分析儀應(yīng)具有多通道，具有基本的數(shù)字信號處理功能，包括濾波、截取、時(shí)域幅值統(tǒng)計(jì)、FFT、自譜、互譜功能。4.1.7檢測系統(tǒng)通頻帶應(yīng)包括被測對象的目標(biāo)頻率，在應(yīng)用時(shí)頻響1Hz~100Hz，信噪比宜大于80dB。.2檢測系統(tǒng)維護(hù)4.2.1檢測系統(tǒng)應(yīng)定期進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。4.2.2檢測設(shè)備應(yīng)具有防塵、防潮性能，其工作溫度宜在-10℃~50℃范圍內(nèi)。4.2.3檢測設(shè)備在使用、運(yùn)輸和保管過程中應(yīng)注意防水、防潮、防曝曬和防劇烈振動(dòng)等。85動(dòng)力特性檢測般規(guī)定5.1.1下列建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力特性檢測：1超限高層建筑；2遭受偶然作用(如強(qiáng)震、爆炸、火災(zāi)、撞擊等)需要進(jìn)行安全評估的建筑；3進(jìn)行健康監(jiān)測的建筑結(jié)構(gòu)。5.1.2下列建筑結(jié)構(gòu)宜進(jìn)行動(dòng)力特性檢測：1抗震設(shè)防烈度為7度(設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g)及以上地震區(qū)的高層建筑；2現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)中要求進(jìn)行豎向自振頻率驗(yàn)算的混凝土樓蓋；3大型公共建筑及歷史保護(hù)建筑；4其他需要進(jìn)行動(dòng)力檢測的結(jié)構(gòu)。5.1.3動(dòng)力特性檢測方法宜采用脈動(dòng)法或人工激勵(lì)法。5.1.4動(dòng)力特性檢測應(yīng)符合下列規(guī)定：1應(yīng)同步測量多通道的時(shí)域曲線；2采樣頻率設(shè)定應(yīng)符合奈奎斯特定理要求，宜為被測結(jié)構(gòu)最高93采樣時(shí)間：采用脈動(dòng)法檢測時(shí)應(yīng)連續(xù)采集不少于30min，宜設(shè)為60min；采用人工激勵(lì)法時(shí)應(yīng)采集不少于10個(gè)完整波形；4結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性檢測應(yīng)包括結(jié)構(gòu)的固有頻率、振型、阻尼比等參數(shù)。5.1.5檢測記錄內(nèi)容可按照附錄A執(zhí)行。測方法5.2.1傳感器的布置應(yīng)遵循以下原則：1對于高層建筑結(jié)構(gòu)，平動(dòng)測點(diǎn)應(yīng)布置在每層結(jié)構(gòu)的質(zhì)心附近，扭轉(zhuǎn)測點(diǎn)應(yīng)對稱布置在樓層平面的盡端，層數(shù)較多時(shí)可參考模態(tài)分析結(jié)果選擇適宜的樓層布置，且測點(diǎn)位置應(yīng)避開人為干擾。2傳感器布置的數(shù)量與擬測振型相關(guān)，測試前宜根據(jù)理論計(jì)算的振型合理布置測點(diǎn)。3當(dāng)需要做多次測試時(shí)，可采用移動(dòng)測點(diǎn)法測試。每次測試中應(yīng)至少保留一個(gè)共同的參考測點(diǎn)，參考測點(diǎn)應(yīng)選擇在振動(dòng)較大且遠(yuǎn)離振型的節(jié)點(diǎn)處。5.2.2根據(jù)檢測目的，選擇合適的檢測方向。傳感器可沿結(jié)構(gòu)縱向、橫向和豎向三個(gè)方向布置。5.2.3根據(jù)目標(biāo)頻率范圍設(shè)置低通濾波頻率和采樣頻率。5.2.4數(shù)據(jù)采集時(shí)，應(yīng)保證數(shù)據(jù)平穩(wěn)。據(jù)處理5.3.1在數(shù)據(jù)分析前，宜采取下列措施對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理：1標(biāo)定；2消除趨勢項(xiàng)；3平滑消噪；4濾波處理。5.3.2在采用快速傅里葉變換(FFT)進(jìn)行頻譜分析前，宜采取下列措施進(jìn)行處理：1信號應(yīng)加窗函數(shù)處理；2對于脈動(dòng)信號，頻域平均次數(shù)宜大于32次，且重疊系數(shù)宜3采用功率譜峰值法進(jìn)行分析時(shí)宜采用最大熵譜。5.3.3建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的識別方法可分為頻域識別法、時(shí)域識別法和時(shí)頻域識別法。5.3.4采用頻域峰值方法確定結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性應(yīng)滿足下列要求：1平均正則化功率譜應(yīng)按照下列規(guī)定進(jìn)行確定：在測點(diǎn)較多的情況下，可以利用平均正則化功率譜來選取峰值以包含所有測點(diǎn)的功率譜密度信息，進(jìn)行頻率識別。按下式計(jì)算：PSD(fe)=(5.3.3-1)式中：fe——第e個(gè)頻率；PSDi——第i測點(diǎn)的功率譜密度函數(shù)；l——測點(diǎn)總數(shù)。2固有頻率可采取下列方式進(jìn)行判斷：1)平均正則化功率譜(幅值譜)的最大峰值處；3)對于相同方向的多個(gè)測點(diǎn)，各測點(diǎn)在自振頻率處具有近似同相位或反相位的特點(diǎn)。3阻尼比可按半功率帶寬法、INV阻尼計(jì)法或?qū)?shù)衰減法進(jìn)行確定；4振型函數(shù)可按下式計(jì)算確定：=(5.3.3-2)式中：0ki、0pi——分別為第i階自振圓頻率oi對應(yīng)的不同自由度的振型函數(shù)值，其正負(fù)號可由互功率譜在oi處的相位來確定。6動(dòng)力響應(yīng)檢測規(guī)定6.1.1動(dòng)力響應(yīng)檢測宜根據(jù)振源類型及其特性按表6.1.1確定測量參數(shù)。表6.1.1各振源類型對應(yīng)的測量參數(shù)振源類型測量參數(shù)交通運(yùn)輸速度爆破速度打樁速度室內(nèi)機(jī)械速度或加速度室外機(jī)械速度或加速度人的活動(dòng)速度或加速度6.1.2動(dòng)力響應(yīng)檢測應(yīng)根據(jù)預(yù)估被測參數(shù)的最大值調(diào)整分析儀器的量程，宜使最大值落在量程的1/2~1/3之間。6.1.3動(dòng)力響應(yīng)檢測應(yīng)根據(jù)振源類型選擇不同頻響范圍的傳感器。6.1.4采樣頻率設(shè)定應(yīng)符合奈奎斯特定理要求，宜為被測結(jié)構(gòu)最高方法6.2.1測點(diǎn)布置應(yīng)符合下列要求：1測點(diǎn)應(yīng)根據(jù)振源的影響范圍、傳播方向及衰減大致規(guī)律確定。離振源近時(shí)測點(diǎn)間距小，離振源遠(yuǎn)時(shí)測點(diǎn)間距大；2測點(diǎn)宜布置在建筑物的不同高度，并同步測量；3測點(diǎn)宜在基礎(chǔ)和室外地面同時(shí)布置，同步測量。6.2.2傳感器的安裝應(yīng)符合下列要求：1傳感器的靈敏度主軸方向應(yīng)與測量的方向一致；2傳感器應(yīng)平穩(wěn)地固定在平坦、堅(jiān)實(shí)的基面上。6.2.3采集的數(shù)據(jù)應(yīng)確保穩(wěn)定，且不少于20個(gè)完整波形。處理6.3.1采集的數(shù)據(jù)宜按本規(guī)程第5.3.1條進(jìn)行預(yù)處理。6.3.2采集的數(shù)據(jù)應(yīng)根據(jù)振動(dòng)的類型選擇不同的評價(jià)量：1連續(xù)振動(dòng)：取測試區(qū)間內(nèi)響應(yīng)信號幅值的平均值作為評價(jià)量；2瞬態(tài)振動(dòng)：取單次響應(yīng)的最大幅值或多次響應(yīng)最大幅值的算術(shù)平均值作為評價(jià)量。6.3.3環(huán)境振動(dòng)加速度級VAL通過下式確定：VAL＝20lg(a/a0)式中：a——振動(dòng)加速度有效值(m/s2)；a0——基準(zhǔn)加速度，a0=10-6m/s2。6.3.4采集的數(shù)據(jù)宜進(jìn)行頻譜分析，并判斷是否產(chǎn)生共振。評定6.4.1評定振動(dòng)對建筑結(jié)構(gòu)的影響，可按下列步驟進(jìn)行：1調(diào)查建筑和振源的狀況；2檢測建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)；3確定建筑結(jié)構(gòu)的容許評價(jià)量；4計(jì)算或測試建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)；5綜合分析評定。6.4.2各種振源引起的振動(dòng)對建筑結(jié)構(gòu)的影響應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》GB50868的規(guī)定。6.4.3住宅建筑(含商住樓)室內(nèi)振動(dòng)限值應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50355的規(guī)定。6.4.4城市各類區(qū)域鉛垂向振級標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》GB10070的規(guī)定。6.4.5爆破振動(dòng)對建筑結(jié)構(gòu)的影響應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《爆破安全規(guī)程》GB6722的規(guī)定。6.4.6工業(yè)振動(dòng)對古建筑結(jié)構(gòu)的影響，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《古建筑防工業(yè)振動(dòng)技術(shù)規(guī)范》GB/T50452的規(guī)定。7檢測報(bào)告7.0.1檢測報(bào)告應(yīng)包括下列內(nèi)容：1工程概況：工程設(shè)計(jì)依據(jù)、目的和要求，地理位置、地形條件，開竣工日期等；2技術(shù)措施：作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)，檢測儀器與檢測方法；3現(xiàn)場檢測情況：日期、天氣、異?，F(xiàn)象、環(huán)境情況和明顯缺陷情況；4檢測結(jié)論與建議；5附圖與附表；6主檢、審核和批準(zhǔn)人員的簽名。7.0.2檢測報(bào)告應(yīng)結(jié)論準(zhǔn)確、用詞規(guī)范、文字簡練，對于當(dāng)事方容易混淆的術(shù)語和概念可書面予以解釋。工程項(xiàng)目檢測地點(diǎn)檢測時(shí)間測點(diǎn)個(gè)數(shù)地面狀況檢測儀器激振方式采集儀通道號導(dǎo)線編號傳感器編號檢測位置/方向備注123456現(xiàn)場檢測情況(天氣、異常現(xiàn)象、環(huán)境情況和明顯缺陷情況)測點(diǎn)位置示意圖檢測單位檢測人員審核人員本規(guī)程用詞說明1為了便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時(shí)區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：1)表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的用詞：正面詞采用“必須”；反面詞采用“嚴(yán)禁”。2)表示嚴(yán)格，在正常情況下均應(yīng)這樣做的用詞：正面詞采用“應(yīng)”；反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。3)表示稍有選擇，在條件許可時(shí)首先這樣做的用詞：正面詞用“宜”或“可”；反面詞采用“不宜”。2條文中指定按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范執(zhí)行時(shí)，寫法為“應(yīng)符合的規(guī)定”。非必須按所指定的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或其他規(guī)定執(zhí)行時(shí)，寫法為“可參照”。引用標(biāo)準(zhǔn)名錄1《爆破安全規(guī)程》GB67222《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》GB100703《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB500104《住宅建筑室內(nèi)振動(dòng)限值及其測量方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T503555《古建筑防工業(yè)振動(dòng)技術(shù)規(guī)范》GB/T504526《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》GB50868山東省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能檢測技術(shù)規(guī)程DBJ/T5025-2014J12891-2014條文說明21 221總則1.0.1本條闡述了規(guī)程的編制目的。制定本規(guī)程的目的，是為了規(guī)范動(dòng)力性能檢測這一新興檢測方法在工程質(zhì)量檢測中的程序和方法，提高檢測結(jié)果的可靠性，從而更好地促進(jìn)該方法的應(yīng)用和推廣。1.0.2本條規(guī)定了規(guī)程的適用范圍及意義。建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能包括固有頻率、阻尼比和振型的測試及其在各種外部激勵(lì)作用下的動(dòng)力響應(yīng)檢測。構(gòu)筑物的動(dòng)力性能檢測也可參考此規(guī)程。1.0.3本條規(guī)定了動(dòng)力檢測法的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以及對具體檢測人員的要求。1.0.4闡述了本規(guī)程與其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。應(yīng)遵守協(xié)調(diào)一致、互相補(bǔ)充的原則，即無論是本規(guī)程還是其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行動(dòng)力性能檢測時(shí)都應(yīng)遵守，不得違反。233基本規(guī)定檢測方案3.1.1、3.1.2規(guī)定了制定檢測方案前應(yīng)該具有的資料及檢測方案應(yīng)該包括的內(nèi)容。檢測步驟3.2本條規(guī)定了動(dòng)力檢測的一般步驟。一般情況下，在檢測開始前需要有明確的檢測目標(biāo)，用以確定試驗(yàn)?zāi)康囊约靶枰獪y量的物理量，包括要求的精度和可靠性。同時(shí)，還需要確定影響測量設(shè)備和測量技術(shù)選擇的與儀器不相關(guān)的因素，包括測量人員的有效性、成本、測量需要的時(shí)間、時(shí)間安排表以及可行的數(shù)據(jù)分析、確認(rèn)和顯示技術(shù)。接下來要考慮的有測量的環(huán)境條件、振動(dòng)的頻率范圍、幅值、動(dòng)態(tài)范圍以及理論方向的估計(jì)。需要這些信息作為選擇合適測量設(shè)備的準(zhǔn)則。根據(jù)檢測要求選擇并安裝傳感器，傳感器的安裝應(yīng)與檢測目的相一致；當(dāng)對整個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，需注意連接導(dǎo)線(包括屏蔽線和接地線)的完好；合理設(shè)置檢測參數(shù)，包括對采樣頻率、數(shù)據(jù)采集時(shí)間、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)放大倍數(shù)等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。測點(diǎn)的布置可參考5.2.1條。在數(shù)據(jù)的調(diào)試過24程中，若記錄曲線出現(xiàn)漂移情況，一般從以下幾點(diǎn)查找原因：檢查電源是否正常、檢查測線接頭是否包好、檢查振動(dòng)傳感器是否與被測點(diǎn)固定好、檢查輸入插座是否可靠。傳感器的具體安裝方式可參考《機(jī)械振動(dòng)與沖擊加速度計(jì)的機(jī)械安裝》GB/T14412。254儀器設(shè)備4.1動(dòng)力性能檢測系統(tǒng)技術(shù)要求4.1.1~4.1.3規(guī)定了動(dòng)力性能檢測設(shè)備的組成及基本要求，目的是為了避免檢測時(shí)可能產(chǎn)生的誤差。低頻傳感器宜使用電磁式、伺服式；放大器宜使用抗混淆濾波放大器。4.1.2本條中強(qiáng)迫振動(dòng)的激振方式有：1張拉釋放法：通過某種張拉裝置使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生初始位移，然后迅速解除張拉，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生自由振動(dòng)。張拉釋放法實(shí)質(zhì)上是一種階躍激勵(lì)。2機(jī)械強(qiáng)迫振動(dòng)法：通過機(jī)械裝置使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)。3火箭沖擊法：采用火箭點(diǎn)燃后產(chǎn)生的沖擊力使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生初始速度而自由振動(dòng)，火箭加力法為脈沖激勵(lì)。4撞擊法：利用重錘敲擊結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的沖量使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生初速度而引起自由振動(dòng)，撞擊法為脈沖激勵(lì)。設(shè)備維護(hù)4.2.1~4.2.3規(guī)定了動(dòng)力性能檢測系統(tǒng)在使用、運(yùn)輸和保管過程中的注意事項(xiàng)，是為了避免儀器損壞而給測量帶來誤差。265動(dòng)力特性檢測般規(guī)定5.1.1本條規(guī)定了應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力特性檢測的建筑結(jié)構(gòu)1超限高層建筑的定義詳見二〇一〇年七月十六日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)的《超限高層建筑工程抗震設(shè)防專項(xiàng)審查技術(shù)要5.1.2本條規(guī)定了宜進(jìn)行動(dòng)力特性檢測的建筑結(jié)構(gòu)3大型公共建筑一般指建筑面積2萬平方米以上的辦公建筑、商業(yè)建筑、旅游建筑、科教文衛(wèi)建筑、通信建筑以及交通運(yùn)輸用房。《建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50344-2004)規(guī)定：對于大型公共建筑和重要建筑宜在建筑工程竣工驗(yàn)收完成后，使用前和使用后分別進(jìn)行一次動(dòng)力測試，并宜在每隔十年左右再進(jìn)行一次動(dòng)力測試，對使用30年以上的建筑物宜7年左右再進(jìn)行一次動(dòng)力測試。這些測試應(yīng)與工程竣工驗(yàn)收完成使用后的動(dòng)力測試相比較，以確定建筑結(jié)構(gòu)是否存在損傷及其損傷范圍，為是否需要進(jìn)行詳細(xì)檢測提供依據(jù)。4其他需要進(jìn)行動(dòng)力檢測的情況，如：有干擾震源的建筑、27存在振動(dòng)設(shè)備的工業(yè)廠房等。5.1.3動(dòng)力特性檢測結(jié)果可與結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果、模型試驗(yàn)結(jié)果或原有檢測結(jié)果進(jìn)行對比，為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗震驗(yàn)算及安全性評價(jià)提供基本技術(shù)資料。一般主要用于：修正理論計(jì)算；建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測評估；分析結(jié)構(gòu)的振動(dòng)現(xiàn)象，如扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、鞭梢效應(yīng)等；尋找減小振動(dòng)的途徑。建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性檢測一般采用環(huán)境激勵(lì)法，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同也可采用初始位移法、激振器激振法等。若結(jié)構(gòu)模態(tài)密集，或者條件許可，可采用穩(wěn)態(tài)正弦激振方法，手段和適用范圍可參照《建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程》(JGJ101)。對于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，宜采用多點(diǎn)激勵(lì)方法。5.1.4本條規(guī)定了建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性檢測的具體要求2采樣定理又稱奈奎斯特定理，奈奎斯特頻率fs/2必須嚴(yán)格大于信號包含的最高頻率。如果信號中包含的最高頻率恰好為奈奎斯特頻率，那么在這個(gè)頻率分量上的采樣會因?yàn)橄辔荒：袩o窮多種該頻率的正弦波對應(yīng)于離散采樣，因此不足以重建為原來的連續(xù)時(shí)間信號。50344-2004)確定。測方法5.2.1本條規(guī)定了傳感器的布置原則281當(dāng)樓層較多或者傳感器數(shù)量不足時(shí)，可選擇合適的樓層進(jìn)行布置，如隔層或者隔幾層布置傳感器。據(jù)處理5.3.1本條規(guī)定了對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理的措施：1標(biāo)定。采集得到的數(shù)據(jù)首先需要進(jìn)行標(biāo)定變換，使之還原成具有相應(yīng)物理單位的數(shù)字信號數(shù)據(jù)。由于經(jīng)數(shù)據(jù)采集器得到的數(shù)據(jù)，有的是數(shù)字電壓值，有的是以采集器分辨率為單位的整形數(shù)字量。對于數(shù)字電壓量的數(shù)據(jù)，直接乘以傳感器的標(biāo)定值，即傳感器的物理量與輸出電壓的比值，標(biāo)定轉(zhuǎn)換即可完成。對于整形數(shù)字量的數(shù)據(jù)，首先需要乘以采集器的分辨率以轉(zhuǎn)換成電壓數(shù)據(jù)，然后再進(jìn)行物理單位的標(biāo)定變換。2消除趨勢項(xiàng)。采集到的振動(dòng)信號數(shù)據(jù)，由于可能存在放大器隨溫度變化產(chǎn)生的零點(diǎn)漂移、傳感器頻率范圍外低頻性能的不穩(wěn)定以及傳感器周圍的環(huán)境干擾等因素，大多都含有一定的趨勢項(xiàng)。趨勢項(xiàng)的存在，會使時(shí)域中的相關(guān)分析或頻域中的功率譜分析產(chǎn)生很大的誤差，甚至使低頻譜完全失去真實(shí)性，所以必須將其消除。3平滑消噪。通過數(shù)據(jù)采集儀得到的振動(dòng)信號數(shù)據(jù)一般疊加有噪聲信號，使得采集的離散數(shù)據(jù)繪成的曲線呈現(xiàn)許多毛刺，為了削弱干擾信號的影響，提高振動(dòng)曲線的光滑度，需對數(shù)據(jù)信號29進(jìn)行平滑處理。4濾波處理。濾波就是通過數(shù)學(xué)運(yùn)算從所采集的離散信號中選取感興趣部分信號的處理方法。濾波的主要作用有濾除信號中的噪聲或虛假成分、提高信噪比、平滑數(shù)據(jù)、抑制干擾、分離頻率等。濾波器按頻率范圍分類有低通濾波器(LPF)、高通濾波器(HPF)、帶通濾波器(BPF)、帶阻濾波器(BSF)和梳狀濾波器。按照數(shù)學(xué)運(yùn)算方式考慮，數(shù)字濾波又分為時(shí)域?yàn)V波方法和頻域?yàn)V波方法。5.3.2采用最大熵譜進(jìn)行功率譜分析時(shí)需注意階次的確定，可參考附錄B中Akaike信息論(AIC)準(zhǔn)則或最終預(yù)測誤差(FPE)準(zhǔn)則。5.3.3為常用結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的識別方法。一般而言建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)的識別方法具體有以下幾種:1結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的頻域識別法結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的頻域識別法，是基于結(jié)構(gòu)傳遞函數(shù)或頻率響應(yīng)(簡稱頻響函數(shù))在頻域內(nèi)識別結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼比和振型等模態(tài)參數(shù)的方法。頻域法可分為單模態(tài)識別法、多模態(tài)識別法、分區(qū)模態(tài)識別法和頻域總體識別法。對小阻尼且各階模態(tài)耦合較小的系統(tǒng)，用單模態(tài)識別法可達(dá)到滿意的識別精度。而對模態(tài)耦合較大的系統(tǒng)，必須用多模態(tài)識別法。對于單自由度體系而言，一般采用幅值法、分量法以及導(dǎo)納圓法，而對于多自由度體系，SISO法和SIMO法被較多的采用。頻域法的最大優(yōu)點(diǎn)是利用頻域30平均技術(shù)，最大限度地抑制了噪聲影響，使模態(tài)定階問題容易解決，但也存在若干不足。2結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的時(shí)域識別法結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的時(shí)域識別法是指在時(shí)間域內(nèi)識別結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的方法。時(shí)域法所采用的原始數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)反應(yīng)的時(shí)間歷程，主要為結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)反應(yīng)，有的也采用結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)反應(yīng)和強(qiáng)迫振動(dòng)反應(yīng)。結(jié)構(gòu)時(shí)域模態(tài)參數(shù)識別方法的研究與應(yīng)用比頻域方法要晚一些，但近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展起來。時(shí)域法可以克服頻域法的一些缺陷，特別是對大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)受到風(fēng)、浪及大地脈動(dòng)的作用，它們在工作中承受的荷載很難測量，但響應(yīng)信號很容易測得，直接利用響應(yīng)的時(shí)域信號進(jìn)行參數(shù)識別無疑是很有意義的。目前提出的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的時(shí)域識別法主要有：SSI法、ITD法、STD法、Prony法、隨機(jī)減量法和ARMA模型法等。由于時(shí)域法參數(shù)識別技術(shù)只需要響應(yīng)的時(shí)域信號，從而減少了激勵(lì)設(shè)備，大大節(jié)省了測試時(shí)間與費(fèi)用，這些都是頻域法所不具有的優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)由于不使用平均技術(shù)，因而分析信號中包含噪聲干擾，所識別的模態(tài)中除系統(tǒng)模態(tài)外，還包含噪聲模態(tài)。如何區(qū)分和剔除噪聲模態(tài)，一直是時(shí)域法中的重要課題。3時(shí)頻域識別方法實(shí)際工程中的很多環(huán)境激勵(lì)是非平穩(wěn)的隨機(jī)過程，處理這種31非平穩(wěn)的時(shí)變信號需要能同時(shí)在時(shí)、頻兩域進(jìn)行局部分析的方法和技術(shù)。聯(lián)合時(shí)頻域方法既有頻域法的優(yōu)點(diǎn)又有時(shí)域法的優(yōu)點(diǎn)，既利用了直觀的頻率分布信息，又利用了包含豐富結(jié)構(gòu)信息的時(shí)程響應(yīng)數(shù)據(jù)。聯(lián)合時(shí)頻域方法將結(jié)構(gòu)響應(yīng)在時(shí)-頻兩域展開，有利于識別非線性響應(yīng)結(jié)構(gòu)的特征，是一種很有前途的動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)辨識方法?；谛〔ㄗ儞Q以及基于希爾伯特黃變換(HHT)的模態(tài)參數(shù)識別方法是兩種主要的模態(tài)參數(shù)時(shí)頻域方法，后者需要與經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EmpiricalModeDecomposition,簡稱EMD)聯(lián)合使用來識別模態(tài)參數(shù)，而EMD技術(shù)尚有許多問題需要解決?；谛〔ㄗ儞Q或希爾伯特黃變換的聯(lián)合時(shí)頻域方法在處理非平穩(wěn)激勵(lì)下的模態(tài)參數(shù)識別方面得到了廣泛的應(yīng)用?；谛〔ǖ慕Y(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別技術(shù)將信號變換到時(shí)-頻域，這有利于識別結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特征參數(shù)頻率、阻尼和振型?？蓞⒖嫉慕Y(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方法及特點(diǎn)見表1。表1可參考的結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)識別方法及特點(diǎn)類型激勵(lì)方式方法特點(diǎn)頻域方法人工激勵(lì)分量估計(jì)法簡單方便，識別精度有限Levy法識別精度高，計(jì)算量大最小二乘圓擬合法基于圖解法，精度不高32分區(qū)模態(tài)綜合法適用于較大型結(jié)構(gòu)隨機(jī)激勵(lì)峰值拾取法操作簡單、識別速度快，但難以識別密集模態(tài)，阻尼比識別精度不高頻域分解法(FDD)可以識別密集模態(tài)，不能識別阻尼增強(qiáng)頻域分解法(EFDD)對FDD方法的補(bǔ)充，可以識別阻尼比方法人工激勵(lì)單參考點(diǎn)復(fù)指數(shù)法(SRCE)不受阻尼大小、模態(tài)密集程度和噪聲干擾影響隨機(jī)激勵(lì)隨機(jī)子空間法(SSI)適用于平穩(wěn)激勵(lì)，對輸出噪聲有一定的抗干擾能力，計(jì)算量大特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)法(ERA)計(jì)算量小，識別精度高域方法隨機(jī)激勵(lì)小波分析適用于非穩(wěn)定信號5.3.4本條規(guī)定了建筑結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的分析方法4當(dāng)結(jié)構(gòu)的模態(tài)比較稀疏，且阻尼比較小時(shí)，振型之比采用式(5.3.3-2)計(jì)算時(shí)精度較高，當(dāng)結(jié)構(gòu)的模態(tài)比較密集時(shí)，采用隨機(jī)子空間法(SSI)進(jìn)行模態(tài)識別時(shí)精度較高。5.3本條用到的信號基本知識：1均值在時(shí)間歷程T內(nèi)的振動(dòng)信號x(t)所有值的算術(shù)平均值。即33離散量表達(dá)形式為2均方值在時(shí)間歷程T內(nèi)，振動(dòng)信號x(t)平方值的算術(shù)平均值，即離散量表達(dá)形式為v=x3方差表示振動(dòng)信號偏離均值的平方的平均值，即離散量表達(dá)形式為Ni=1Ni=14自相關(guān)函數(shù)振動(dòng)信號的自相關(guān)函數(shù)是描述一個(gè)時(shí)刻t的數(shù)據(jù)值與另一個(gè)時(shí)刻t+T的數(shù)據(jù)值之間的依賴關(guān)系，即345功率譜密度函數(shù)功率譜是用以表示振動(dòng)信號在某頻段的能量成分，振動(dòng)信號在時(shí)間歷程T內(nèi)的平均功率為：振動(dòng)信號在單位帶寬f內(nèi)的平均功率稱為自功率譜密度函6互相關(guān)函數(shù)Rxyxt，y(t)相關(guān)性的統(tǒng)計(jì)量。其定義為7互功率譜密度函數(shù)兩組振動(dòng)信號的互功率譜密度函數(shù)定義為相對應(yīng)的互相關(guān)函數(shù)的傅里葉變換：或者35T互相關(guān)函數(shù)不是偶函數(shù)，一般是復(fù)數(shù)形式，即Gxy(f)=Exy(f)-jQxy(f)式中：實(shí)部Exy(f)稱為共譜密度函數(shù)；虛部Qxy(f)稱為重譜密度函數(shù)。8相干函數(shù)相干函數(shù)也是一個(gè)在頻域中描述兩個(gè)振動(dòng)信號相關(guān)特性的函數(shù)。其定義為9頻響函數(shù)設(shè)無阻尼振動(dòng)系統(tǒng)受簡諧激勵(lì)f(t)=Fejot，其中F為激勵(lì)幅值列陣，n階，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)位移響應(yīng)x=X