DB37T 5025-2014 建筑結(jié)構動力性能檢測技術規(guī)程　　

PerformanceofBuildingStructure2014-12-15發(fā)布2015-01-01實施山東省住房和城鄉(xiāng)建設廳山東省質(zhì)量技術監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布PerformanceofBuildingStructure2山東省住房和城鄉(xiāng)建設廳山東省質(zhì)量技術監(jiān)督局關于發(fā)布山東省工程建設標準《建筑結(jié)構動力性能檢測技術規(guī)程》的通知魯建標字〔2014〕34號各市住房城鄉(xiāng)建委（建設局）、質(zhì)監(jiān)局，各有關單位：由青島理工大學主編的《建筑結(jié)構動力性能檢測技術規(guī)程》業(yè)經(jīng)審定通過，批準為山東省工程建設標準，編號為本標準由山東省住房和城鄉(xiāng)建設廳負責管理，由青島理工大學負責具體內(nèi)容的解釋。山東省住房和城鄉(xiāng)建設廳山東省質(zhì)量技術監(jiān)督局3為規(guī)范建筑結(jié)構動力性能檢測方法，綜合評估新建及既有結(jié)構在偶然作用下（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，認真總結(jié)實踐經(jīng)驗，參考國家相關標準和國外先進技術，并在廣泛征求意見的基礎上，編制了本規(guī)程。本規(guī)程的主要技術內(nèi)容包括：1.總則；2.術語和符號；3.基本規(guī)定；4.儀器設備；5.動力特性檢測；6.動力響應檢測；7.檢測報告。本規(guī)程由山東省住房和城鄉(xiāng)建設廳負責管理，由青島理工大學(臨沂）負責具體內(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，隨時將有關的意見和建議反饋給青島理工大學(地址：E-mail：yangtzezh@163.com)，以供今后修訂時參考。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：青島理工大學參編單位：山東省建筑科學研究院4山東省建設工程質(zhì)量監(jiān)督總站山東錦華建設集團有限公司山東金城建設有限公司山東省交通科學研究所山東建筑大學日照天泰建筑安裝工程有限公司臨沂市建設安全工程質(zhì)量監(jiān)督管理處日照市建設工程質(zhì)量安全監(jiān)督站棗莊市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站棗莊市建筑設計研究院淄博市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督站濟南市工程質(zhì)量與安全生產(chǎn)監(jiān)督站青島市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站東營市建設工程質(zhì)量監(jiān)督站青島理工大學工程質(zhì)量檢測鑒定中心諸城市建設工程質(zhì)量安全監(jiān)督站高密市建設工程質(zhì)量安全監(jiān)督站5費縣建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站費縣交通運輸局主要起草人員：苗吉軍崔士起趙長勇宋瑞文司紀偉成勃劉才瑋李旺新趙考重丁兆良邵魯江丁元余金躍衡宋超劉延春鐘軍孫棟馬全安荊兆暉李進國于素健黃慶華臧運鋒蘭可喜秦國棟朱傳明賈劍林劉運生賈世波劉炳強高子連張樹立劉瑋瑋尹曉文主要審查人員：張偉平張毅剛陸偉東王海超徐承強楊建平王中民李尊強張在春徐新生張維匯董全文6 2術語和符號 22.1術語 22.2符號 3基本規(guī)定 43.1檢測方案 43.2檢測步驟 43.3檢測環(huán)境 4儀器設備 4.1檢測系統(tǒng)技術要求 4.2檢測系統(tǒng)維護 5動力特性檢測 5.1一般規(guī)定 5.2檢測方法 5.3數(shù)據(jù)處理 6動力響應檢測 6.1一般規(guī)定 6.2檢測方法 6.3數(shù)據(jù)處理 76.4檢測評定 7檢測報告 附錄A檢測記錄表 本規(guī)程用詞說明 引用標準名錄 附：條文說明 208CONTENTS1GeneralProvisions 2TermsandSymbols 22.1Terms 22.2Symbols 3BasicRequirements 43.1DetectionScheme 43.2DetectionProcedure 43.3DetectionEnvironment 4InstrumentandEquipment 4.1TechnicalRequirementsforDetectionSystem 64.2TechnicalRequirementsMaintenance 5TestingDynamicCharacteristic 5.1GeneralProvisions 5.2DetectionMethod 5.3DataProcessing 6TestingDynamicResponse 6.1GeneralProvisions 6.2DetectionMethod 6.3DataProcessing 96.4DetectionEvaluation 7TestReport AppendixARecordoftheTesting ExplanationsofWordinginthisCode ListofQuotedStandards Addition:ExplanationofProvisions 201.0.1為了統(tǒng)一建筑結(jié)構動力性能檢測方法，使其技術先進、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)構的動力性能檢測。1.0.3建筑結(jié)構動力性能檢測應委托具有相應資質(zhì)的檢測機構進行；檢測人員應進行專業(yè)技術培訓并具有相應的工作能力。1.0.4按本規(guī)程進行動力性能檢測時，除應遵守本規(guī)程的規(guī)定外，尚應符合國家現(xiàn)行的有關標準的規(guī)定。22術語和符號2.1.1動力特性dynamiccharacteristic反映結(jié)構本身所固有的振動特性，如自振頻率、阻尼比及振型2.1.2動力響應dynamicresponse反映結(jié)構受動力作用時的響應，如位移、速度、加速度等。2.1.3脈動法pulsatingmethod利用結(jié)構周圍環(huán)境激勵引起的振動進而識別結(jié)構動力性能的一種方法。2.1.4人工激勵法artificialexcitationmethod通過某種激振裝置對結(jié)構施加激勵進而識別結(jié)構動力性能的一種方法。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)生超出指定的百分數(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輸出的噪聲電壓的比，常用分貝數(shù)dB表示。2.1.8振動加速度級vibrationaccelerationlevel以分貝計，是加速度與基準加速度之比的以10為底的對數(shù)乘以20。f——自振頻率FFT——快速傅里葉變換(FastFourierTransform)(f)——自功率譜函數(shù)(f)——互功率譜函數(shù)PSD——功率譜密度函數(shù)(PowerSpectralDensity)——自振圓頻率ni——振型函數(shù)值43基本規(guī)定3.1.1現(xiàn)場檢測前，宜準備下列資料：1所在場地的地質(zhì)勘察資料；2工程的結(jié)構類型、高度、長度、寬度、建造年份等；3建筑結(jié)構設計文件；4建筑結(jié)構模態(tài)分析結(jié)果；5施工技術資料；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檢測設備及要求；3檢測內(nèi)容及方法；4測點布置方案。3.2.1建筑結(jié)構的動力性能檢測宜按照下列步驟進行：1根據(jù)檢測對象及目的，選擇合適的檢測參數(shù)及激勵方式；2根據(jù)場地情況和檢測要求布置測點；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撰寫檢測報告。3.3.1檢測場地宜避開外界干擾振源，測點宜避開地下管線、電磁場、噪聲、射線等。3.3.2檢測系統(tǒng)應具有防風、防雨雪、防曬、防摔等保護措施。64.1.1檢測系統(tǒng)可由激振系統(tǒng)、傳感器、動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)等組成。4.1.2強迫振動宜選擇體積小、重量輕的激振設備，機械式激振設備宜具備無極調(diào)頻功能。4.1.3傳感器應采用低頻傳感器，頻率下限應不大于0.1Hz，頻響曲線應平坦，傳感器橫向靈敏度宜小于0.05。4.1.4信號放大調(diào)理器應符合下列要求：1放大器應采用帶低通濾波功能的多通道放大器，低通濾波大于24dB/oct。2放大器頻響范圍：低頻應不大于0.1Hz，高頻應大于傳感器上限頻率，輸入噪聲水平應不大于2μV。3多通道放大器要求各個通道間無串擾，各通道相位一致，頻響范圍相同。其振幅一致性偏差應小于0.5dB@1kHz，相位一致性偏差應小于0.2°@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)應不小于12位，宜采用16bit以上A/D轉(zhuǎn)換，幅度畸變宜小于1.0dB。74.1.6信號分析儀應具有多通道，具有基本的數(shù)字信號處理功能，包括濾波、截取、時域幅值統(tǒng)計、FFT、自譜、互譜功能。4.1.7檢測系統(tǒng)通頻帶應包括被測對象的目標頻率，在應用時頻響范圍宜選擇0.1Hz~100Hz，信噪比宜大于80dB。4.2.1檢測系統(tǒng)應定期進行檢定或校準。4.2.2檢測設備應具有防塵、防潮性能，其工作溫度宜在-10℃~50℃范圍內(nèi)。4.2.3檢測設備在使用、運輸和保管過程中應注意防水、防潮、防曝曬和防劇烈振動等。85動力特性檢測5.1.1下列建筑結(jié)構應進行動力特性檢測：1超限高層建筑；2遭受偶然作用(如強震、爆炸、火災、撞擊等)需要進行安全評估的建筑；3進行健康監(jiān)測的建筑結(jié)構。5.1.2下列建筑結(jié)構宜進行動力特性檢測：1抗震設防烈度為7度(設計基本地震加速度為0.15g)及以上地震區(qū)的高層建筑；2現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》(GB50010)中要求進行豎向自振頻率驗算的混凝土樓蓋；3大型公共建筑及歷史保護建筑；4其他需要進行動力檢測的結(jié)構。5.1.3動力特性檢測方法宜采用脈動法或人工激勵法。5.1.4動力特性檢測應符合下列規(guī)定：1應同步測量多通道的時域曲線；2采樣頻率設定應符合奈奎斯特定理要求，宜為被測結(jié)構最高目標頻率的3~5倍；93采樣時間：采用脈動法檢測時應連續(xù)采集不少于30min，宜設為60min；采用人工激勵法時應采集不少于10個完整波形；4結(jié)構動力特性檢測應包括結(jié)構的固有頻率、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。5.2.1傳感器的布置應遵循以下原則：1對于高層建筑結(jié)構，平動測點應布置在每層結(jié)構的質(zhì)心附近，扭轉(zhuǎn)測點應對稱布置在樓層平面的盡端，層數(shù)較多時可參考模態(tài)分析結(jié)果選擇適宜的樓層布置，且測點位置應避開人為干擾。2傳感器布置的數(shù)量與擬測振型相關，測試前宜根據(jù)理論計算的振型合理布置測點。3當需要做多次測試時，可采用移動測點法測試。每次測試中應至少保留一個共同的參考測點，參考測點應選擇在振動較大且遠離振型的節(jié)點處。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)構縱向、橫向和豎向三個方向布置。5.2.3根據(jù)目標頻率范圍設置低通濾波頻率和采樣頻率。5.2.4數(shù)據(jù)采集時，應保證數(shù)據(jù)平穩(wěn)。5.3.1在數(shù)據(jù)分析前，宜采取下列措施對數(shù)據(jù)進行預處理：2消除趨勢項；3平滑消噪；4濾波處理。5.3.2在采用快速傅里葉變換(FFT)進行頻譜分析前，宜采取下列措施進行處理：1信號應加窗函數(shù)處理；2對于脈動信號，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行分析時宜采用最大熵譜。5.3.3建筑結(jié)構動力參數(shù)的識別方法可分為頻域識別法、時域識別法和時頻域識別法。5.3.4采用頻域峰值方法確定結(jié)構動力特性應滿足下列要求：1平均正則化功率譜應按照下列規(guī)定進行確定：在測點較多的情況下，可以利用平均正則化功率譜來選取峰值以包含所有測點的功率譜密度信息，進行頻率識別。按下式計算：PSD(fe)(5.3.3-1)式中：fe——第e個頻率；PSDi——第i測點的功率譜密度函數(shù)；l——測點總數(shù)。2固有頻率可采取下列方式進行判斷：1)平均正則化功率譜(幅值譜)的最大峰值處；2)頻響函數(shù)分析中，自振頻率處相干函數(shù)近于1；3)對于相同方向的多個測點，各測點在自振頻率處具有近似同相位或反相位的特點。3阻尼比可按半功率帶寬法、INV阻尼計法或?qū)?shù)衰減法進行確定；4振型函數(shù)可按下式計算確定：=(5.3.3-2)式中：kipi——分別為第i階自振圓頻率i對應的不同自由度的振型函數(shù)值，其正負號可由互功率譜在i處的相位來確定。6動力響應檢測6.1.1動力響應檢測宜根據(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各振源類型對應的測量參數(shù)振源類型測量參數(shù)交通運輸速度爆破速度打樁速度室內(nèi)機械速度或加速度室外機械速度或加速度人的活動速度或加速度6.1.2動力響應檢測應根據(jù)預估被測參數(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動力響應檢測應根據(jù)振源類型選擇不同頻響范圍的傳感器。6.1.4采樣頻率設定應符合奈奎斯特定理要求，宜為被測結(jié)構最高目標頻率的3~5倍。6.2.1測點布置應符合下列要求：1測點應根據(jù)振源的影響范圍、傳播方向及衰減大致規(guī)律確定。離振源近時測點間距小，離振源遠時測點間距大；2測點宜布置在建筑物的不同高度，并同步測量；3測點宜在基礎和室外地面同時布置，同步測量。6.2.2傳感器的安裝應符合下列要求：1傳感器的靈敏度主軸方向應與測量的方向一致；2傳感器應平穩(wěn)地固定在平坦、堅實的基面上。6.2.3采集的數(shù)據(jù)應確保穩(wěn)定，且不少于20個完整波形。6.3.1采集的數(shù)據(jù)宜按本規(guī)程第5.3.1條進行預處理。6.3.2采集的數(shù)據(jù)應根據(jù)振動的類型選擇不同的評價量：1連續(xù)振動：取測試區(qū)間內(nèi)響應信號幅值的平均值作為評價量；2瞬態(tài)振動：取單次響應的最大幅值或多次響應最大幅值的算術平均值作為評價量。6.3.3環(huán)境振動加速度級VAL通過下式確定：式中：a——振動加速度有效值(m/s2)；a0——基準加速度，a0=10-6m/s2。6.3.4采集的數(shù)據(jù)宜進行頻譜分析，并判斷是否產(chǎn)生共振。6.4.1評定振動對建筑結(jié)構的影響，可按下列步驟進行：1調(diào)查建筑和振源的狀況；2檢測建筑結(jié)構的動力響應；3確定建筑結(jié)構的容許評價量；4計算或測試建筑結(jié)構的動力響應；5綜合分析評定。6.4.2各種振源引起的振動對建筑結(jié)構的影響應符合現(xiàn)行國家標準《建筑工程容許振動標準》GB50868的規(guī)定。6.4.3住宅建筑（含商住樓）室內(nèi)振動限值應符合現(xiàn)行國家標準《住宅建筑室內(nèi)振動限值及其測量方法標準》GB/T50355的規(guī)定。6.4.4城市各類區(qū)域鉛垂向振級標準值應符合現(xiàn)行國家標準《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》GB10070的規(guī)定。6.4.5爆破振動對建筑結(jié)構的影響應符合現(xiàn)行國家標準《爆破安全規(guī)程》GB6722的規(guī)定。6.4.6工業(yè)振動對古建筑結(jié)構的影響，應符合現(xiàn)行國家標準《古建筑防工業(yè)振動技術規(guī)范》GB/T50452的規(guī)定。7.0.1檢測報告應包括下列內(nèi)容：1工程概況：工程設計依據(jù)、目的和要求，地理位置、地形條件，開竣工日期等；2技術措施：作業(yè)的標準依據(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、審核和批準人員的簽名。7.0.2檢測報告應結(jié)論準確、用詞規(guī)范、文字簡練，對于當事方容易混淆的術語和概念可書面予以解釋。工程項目檢測地點檢測時間測點個數(shù)地面狀況檢測儀器激振方式采集儀通道號導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?，F(xiàn)象、環(huán)境情況和明顯缺陷情況）測點位置示意圖檢測單位檢測人員審核人員1為了便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1)表示很嚴格，非這樣做不可的用詞：正面詞采用“必須”；反面詞采用“嚴禁”。2)表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞：正面詞采用“應”；反面詞采用“不應”或“不得”。3)表示稍有選擇，在條件許可時首先這樣做的用詞：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標準、規(guī)范執(zhí)行時，寫法為“應符合的規(guī)定”。非必須按所指定的標準、規(guī)范或其他規(guī)定執(zhí)行時，寫法為“可參照”。1《爆破安全規(guī)程》GB67222《城市區(qū)域環(huán)境振動標準》GB100703《混凝土結(jié)構設計規(guī)范》GB500104《住宅建筑室內(nèi)振動限值及其測量方法標準》GB/T503555《古建筑防工業(yè)振動技術規(guī)范》GB/T504526《建筑工程容許振動標準》GB50868 223基本規(guī)定 233.1檢測方案 233.2基本規(guī)定 234儀器設備 254.1動力性能檢測系統(tǒng)技術要求 254.2設備維護 255動力特性檢測 265.1一般規(guī)定 265.2檢測方法 275.3數(shù)據(jù)處理 286動力響應檢測 386.1一般規(guī)定 386.2檢測方法 386.3數(shù)據(jù)處理 396.4檢測結(jié)果 407檢測報告 411.0.1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，從而更好地促進該方法的應用和推廣。1.0.2本條規(guī)定了規(guī)程的適用范圍及意義。建筑結(jié)構動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作用下的動力響應檢測。構筑物的動力性能檢測也可參考此規(guī)程。1.0.3本條規(guī)定了動力檢測法的執(zhí)行機構，以及對具體檢測人員的要求。1.0.4闡述了本規(guī)程與其他相關標準的關系。應遵守協(xié)調(diào)一致、互相補充的原則，即無論是本規(guī)程還是其他相關標準，在進行動力性能檢測時都應遵守，不得違反。3基本規(guī)定3.1.1、3.1.2規(guī)定了制定檢測方案前應該具有的資料及檢測方案應該包括的內(nèi)容。3.2本條規(guī)定了動力檢測的一般步驟。一般情況下，在檢測開始前需要有明確的檢測目標，用以確定試驗目的以及需要測量的物理量，包括要求的精度和可靠性。同時，還需要確定影響測量設備和測量技術選擇的與儀器不相關的因素，包括測量人員的有效性、成本、測量需要的時間、時間安排表以及可行的數(shù)據(jù)分析、確認和顯示技術。接下來要考慮的有測量的環(huán)境條件、振動的頻率范圍、幅值、動態(tài)范圍以及理論方向的估計。需要這些信息作為選擇合適測量設備的準則。根據(jù)檢測要求選擇并安裝傳感器，傳感器的安裝應與檢測目的相一致；當對整個測量系統(tǒng)進行調(diào)試時，需注意連接導線(包括屏蔽線和接地線)的完好；合理設置檢測參數(shù)，包括對采樣頻率、數(shù)據(jù)采集時間、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)放大倍數(shù)等參數(shù)進行設置。測點的布置可參考5.2.1條。在數(shù)據(jù)的調(diào)試過程中，若記錄曲線出現(xiàn)漂移情況，一般從以下幾點查找原因：檢查電源是否正常、檢查測線接頭是否包好、檢查振動傳感器是否與被測點固定好、檢查輸入插座是否可靠。傳感器的具體安裝方式可參考《機械振動與沖擊加速度計的機械安裝》GB/T14412。4.1.1~4.1.3規(guī)定了動力性能檢測設備的組成及基本要求，目的是為了避免檢測時可能產(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本條中強迫振動的激振方式有：1張拉釋放法：通過某種張拉裝置使結(jié)構產(chǎn)生初始位移，然后迅速解除張拉，使結(jié)構產(chǎn)生自由振動。張拉釋放法實質(zhì)上是一種階躍激勵。2機械強迫振動法：通過機械裝置使結(jié)構產(chǎn)生強迫振動。3火箭沖擊法：采用火箭點燃后產(chǎn)生的沖擊力使結(jié)構產(chǎn)生初始速度而自由振動，火箭加力法為脈沖激勵。4撞擊法：利用重錘敲擊結(jié)構物所產(chǎn)生的沖量使結(jié)構產(chǎn)生初速度而引起自由振動，撞擊法為脈沖激勵。4.2.1~4.2.3規(guī)定了動力性能檢測系統(tǒng)在使用、運輸和保管過程中的注意事項，是為了避免儀器損壞而給測量帶來誤差。5動力特性檢測5.1.1本條規(guī)定了應進行動力特性檢測的建筑結(jié)構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)建設部印發(fā)的《超限高層建筑工程抗震設防專項審查技術要5.1.2本條規(guī)定了宜進行動力特性檢測的建筑結(jié)構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輸用房。《建筑結(jié)構檢測技術標準》(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收完成后，使用前和使用后分別進行一次動力測試，并宜在每隔十年左右再進行一次動力測試，對使用30年以上的建筑物宜7年左右再進行一次動力測試。這些測試應與工程竣工驗收完成使用后的動力測試相比較，以確定建筑結(jié)構是否存在損傷及其損傷范圍，為是否需要進行詳細檢測提供依據(jù)。4其他需要進行動力檢測的情況，如：有干擾震源的建筑、存在振動設備的工業(yè)廠房等。5.1.3動力特性檢測結(jié)果可與結(jié)構計算結(jié)果、模型試驗結(jié)果或原有檢測結(jié)果進行對比，為建筑結(jié)構設計、抗震驗算及安全性評價提供基本技術資料。一般主要用于：修正理論計算；建筑結(jié)構健康監(jiān)測評估；分析結(jié)構的振動現(xiàn)象，如扭轉(zhuǎn)振動、鞭梢效應等；尋找減小振動的途徑。建筑結(jié)構動力特性檢測一般采用環(huán)境激勵法，根據(jù)結(jié)構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《建筑抗震試驗方法規(guī)程》(JGJ101)。對于大型復雜結(jié)構，宜采用多點激勵方法。5.1.4本條規(guī)定了建筑結(jié)構動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，那么在這個頻率分量上的采樣會因為相位模糊而有無窮多種該頻率的正弦波對應于離散采樣，因此不足以重建為原來的連續(xù)時間信號。50344-2004)確定。5.2.1本條規(guī)定了傳感器的布置原則1當樓層較多或者傳感器數(shù)量不足時，可選擇合適的樓層進行布置，如隔層或者隔幾層布置傳感器。5.3.1本條規(guī)定了對數(shù)據(jù)進行預處理的措施：1標定。采集得到的數(shù)據(jù)首先需要進行標定變換，使之還原成具有相應物理單位的數(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定值，即傳感器的物理量與輸出電壓的比值，標定轉(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)，然后再進行物理單位的標定變換。2消除趨勢項。采集到的振動信號數(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。趨勢項的存在，會使時域中的相關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，提高振動曲線的光滑度，需對數(shù)據(jù)信號進行平滑處理。4濾波處理。濾波就是通過數(shù)學運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)學運算方式考慮，數(shù)字濾波又分為時域濾波方法和頻域濾波方法。5.3.2采用最大熵譜進行功率譜分析時需注意階次的確定，可參考附錄B中Akaike信息論(AIC)準則或最終預測誤差(FPE)準則。5.3.3為常用結(jié)構動力參數(shù)的識別方法。一般而言建筑結(jié)構動力參數(shù)的識別方法具體有以下幾種:1結(jié)構模態(tài)參數(shù)的頻域識別法結(jié)構模態(tài)參數(shù)的頻域識別法，是基于結(jié)構傳遞函數(shù)或頻率響應(簡稱頻響函數(shù))在頻域內(nèi)識別結(jié)構的固有頻率、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)點是利用頻域平均技術，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)構模態(tài)參數(shù)的時域識別法結(jié)構模態(tài)參數(shù)的時域識別法是指在時間域內(nèi)識別結(jié)構模態(tài)參數(shù)的方法。時域法所采用的原始數(shù)據(jù)是結(jié)構反應的時間歷程，主要為結(jié)構的自由振動反應，有的也采用結(jié)構的脈動反應和強迫振動反應。結(jié)構時域模態(tài)參數(shù)識別方法的研究與應用比頻域方法要晚一些，但近年來隨著計算機技術的發(fā)展而逐步發(fā)展起來。時域法可以克服頻域法的一些缺陷，特別是對大型復雜結(jié)構受到風、浪及大地脈動的作用，它們在工作中承受的荷載很難測量，但響應信號很容易測得，直接利用響應的時域信號進行參數(shù)識別無疑是很有意義的。目前提出的結(jié)構模態(tài)參數(shù)的時域識別法主要有：SSI法、ITD法、STD法、Prony法、隨機減量法和ARMA模型法等。由于時域法參數(shù)識別技術只需要響應的時域信號，從而減少了激勵設備，大大節(jié)省了測試時間與費用，這些都是頻域法所不具有的優(yōu)點。但同時由于不使用平均技術，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)，一直是時域法中的重要課題。3時頻域識別方法實際工程中的很多環(huán)境激勵是非平穩(wěn)的隨機過程，處理這種非平穩(wěn)的時變信號需要能同時在時、頻兩域進行局部分析的方法和技術。聯(lián)合時頻域方法既有頻域法的優(yōu)點又有時域法的優(yōu)點，既利用了直觀的頻率分布信息，又利用了包含豐富結(jié)構信息的時程響應數(shù)據(jù)。聯(lián)合時頻域方法將結(jié)構響應在時-頻兩域展開，有利于識別非線性響應結(jié)構的特征，是一種很有前途的動力學系統(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)時頻域方法，后者需要與經(jīng)驗模態(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)合時頻域方法在處理非平穩(wěn)激勵下的模態(tài)參數(shù)識別方面得到了廣泛的應用?；谛〔ǖ慕Y(jié)構模態(tài)參數(shù)識別技術將信號變換到時-頻域，這有利于識別結(jié)構的動態(tài)特征參數(shù)頻率、阻尼和振型?？蓞⒖嫉慕Y(jié)構模態(tài)參數(shù)識別方法及特點見表1。表1可參考的結(jié)構模態(tài)參數(shù)識別方法及特點類型激勵方式方法特點頻域方法人工激勵分量估計法簡單方便，識別精度有限Levy法識別精度高，計算量大最小二乘圓擬合法基于圖解法，精度不高分區(qū)模態(tài)綜合法適用于較大型結(jié)構隨機激勵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)，不能識別阻尼增強頻域分解法（EFDD）對FDD方法的補充，可以識別阻尼比方法人工激勵單參考點復指數(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激勵隨機子空間法（SSI）適用于平穩(wěn)激勵，對輸出噪聲有一定的抗干擾能力，計算量大特征系統(tǒng)實現(xiàn)法（ERA）計算量小，識別精度高域方法隨機激勵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)構動力特性的分析方法4當結(jié)構的模態(tài)比較稀疏，且阻尼比較小時，振型之比采用式(5.3.3-2)計算時精度較高，當結(jié)構的模態(tài)比較密集時，采用隨機子空間法(SSI)進行模態(tài)識別時精度較高。5.3本條用到的信號基本知識：在時間歷程T內(nèi)的振動信號xt所有值的算術平均值。即xtdt離散量表達形式為Ni1Ni12均方值在時間歷程T內(nèi)，振動信號xt平方值的算術平均值，即x2tdt離散量表達形式為x3方差表示振動信號偏離均值的平方的平均值，即xtx2dt離散量表達形式為4自相關函數(shù)振動信號的自相關函數(shù)是描述一個時刻t的數(shù)據(jù)值與另一個時刻t的數(shù)據(jù)值之間的依賴關系，即5功率譜密度函數(shù)功率譜是用以表示振動信號在某頻段的能量成分，振動信號在時間歷程T內(nèi)的平均功率為：Px2tdt振動信號在單位帶寬f內(nèi)的平均功率稱為自功率譜密度函數(shù)Gxf，即：Gxf0Tx2t,f,fdt6互相關函數(shù)互相關函數(shù)Rxy是表示兩個振動信號xt，yt相關性的統(tǒng)計量。其定義為Rx,y0Txtytdt7互功率譜密度函數(shù)兩組振動信號的互功率譜密度函數(shù)定義為相對應的互相關函數(shù)的傅里葉變換：Gxyf0Txt,f,fyt,f,fdt或者GxyRxyejdRxyGxyejd互相關函數(shù)不是偶函數(shù)，一般是復數(shù)形式，即GxyfExyfjQxyf式中：實部Exyf稱為共譜密度函數(shù)；虛部Qxyf稱為重譜密度函數(shù)。8相干函數(shù)相干函數(shù)也是一個在頻域中描述兩個振動信號相關特性的函數(shù)。其定義為9頻響函數(shù)設無阻尼振動系統(tǒng)受簡諧激勵ftFejt，其中F為激勵幅值列陣，n階，則系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)位移響應xXejt，其中x為穩(wěn)態(tài)位移響應幅值列陣，n階。根據(jù)式2KMXF2可得HK2M1稱為無阻尼系統(tǒng)的的頻響函數(shù)矩陣，n×n階，是實對稱矩陣。無阻尼振動系統(tǒng)頻響函數(shù)的模態(tài)展開式為10脈沖響應函數(shù)頻響函數(shù)矩陣模態(tài)展開式的傅氏逆變換即脈沖響應函數(shù)矩陣，為n×n階實對稱矩陣，即其中第e行第f列元素表示僅在第f