一种高耸型建筑结构异层振动多点同步测试方法与流程

本发明涉及建筑结构振动测试技术领域，具体是涉及一种高耸型建筑结构异层振动多点同步测试方法。

背景技术：

目前，针对高耸型建筑结构的振动测试，主要有两种技术手段：

第一，即是通过大规模振动测试装置，进行地毯式、全覆盖测试，但此种测试方式会存在如下的局限性：

(1)大规模振动测试装置同时使用时，要求传感器等在时间和空间上严格同步，但长时间共同工作，会造成仪器误差(如GPS误差等)，难以实现真正意义上的同步测试，测试的非同步性会造成测试得到的数据不准确；(2)无法准确反映高耸结构不同层振动的传递特性；(3)大规模采集装置同时使用，需要长时供电、长时采集、长时能源供应，同时也会带来较高的经济成本；(4)在实际高耸结构振动测试中，由于振动测试采集装置(如传感器)的数量和测试能力有限，而测点数量较多、覆盖范围较广，很难实现对所有测点进行同时测量。

第二，即是在有限振动测试装置下，开展分组测试。通过分组方式测试高耸结构的振动响应，虽然解决了振动测试采集装置(如传感器)的数量和测试能力限制的问题，但仍然会存在一些缺陷：(1)由于受到仪器采集、分析偏差，传感器损伤或者外界环境扰动等影响，会在逐层测试过程中产生误差，误差不断累积逐渐增大，会严重影响测试数据的准确性，甚至错误；(2)由于在逐层测试过程中的局限性和不足，会导致分析高耸结构振动的传递特性不准，失去高耸结构振动测试的意义。

技术实现要素：

为了解决以上问题，本发明提供以下技术方案：

一种高耸型建筑结构异层振动多点同步测试方法，包括如下步骤：

(1)测点布设：通过对高耸型建筑结构特征分析，确定需要进行振动测试的多个关键层，在各关键层中布设测点；

(2)测点分组：将所述测点按重叠测点分组方式进行分组，各组中包含数量相等的测点，且相邻的组具有至少一个重叠测点；

(4)振动测试：对各组进行振动测试，得到试验数据；

(5)数据分析：对振动试验数据进行分析，对比重叠测点前后两次测得的振动参数，其中，前后两次振动参数误差小于一定值时，则为有效试验数据。

进一步地，各组中的测点的数量为两个或三个或四个；所述重叠测点的数量为一个或两个或三个。

进一步地，所述振动参数包括：幅值、卓越频带中心频率和功率谱密度。

进一步地，重叠测点前后两次所述幅值误差小于5％时，所述卓越频带中心频率误差小于5％时，所述功率谱密度差值平方和误差小于10％时，则为有效试验数据。

有益效果：(1)本发明基于分组进行振动测试的方式，在相邻组中分配至少一个重叠测点，并通过重叠测点的振动参数进行评判、校准，可以有效地对测试数据有效性进行保障，以严格控制分层数据误差在精度允许范围内，最终保证高耸结构整体测试的准确性；(2)利用有限传感装置，有效地实现对高耸型建筑结构所有测点的“同步”测量，达到“同步”效果；(3)避免大规模振动采集装置同时使用，极大地降低了经济成本；(4)采用分层振动采集模式，效率高、耗时短，采集装置工作损耗小，配套的能源供应也较低，避免了长时供电、长时采集、长时能源供应。

附图说明

图1为本发明的高耸型建筑结构异层振动多点同步测试方法的流程图；

图2为本发明提供的大跨型建筑结构多点同步振动测试方法的第一实施方式；

图3为本发明提供的大跨型建筑结构多点同步振动测试方法的第二实施方式。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

如图1所示，本发明提供了一种高耸型建筑结构异层振动多点同步测试方法，包括如下步骤：

(1)测点布设：通过对高耸型建筑结构特征分析，确定需要进行振动测试的多个关键层，在各关键层中布设测点；

建筑物对振动的响应与建筑物结构等因素有关，测点的布置应考虑建筑物结构因素。一个建筑结构，从什么部位来捡拾它的振动信号才能得到预期的效果，这是一个十分重要的问题。振动信号的拾取要靠传感器的布点来实现，因此传感器布置在什么部位，就是一个关键的工作。

在对一个建筑物进行振动测试研究时，往往需要布置多个测点，一般来说测点愈多，愈能够更多地了解结构在振动时的应力、应变及其变形状况。但是测点愈多，所需仪器设备也愈多，工作量也愈大。因此，需要合理布置测点，对测点进行优化布置，即用尽量少的测点，在试验工作量小的情况下得到比较完整、合理的试验数据。

进行测点优化布设时，首先进行建筑结构的特征分析，了解建筑结构设计特点及其结构体系，例如可以分析建筑结构的体型、关键位置、高度等结构特点。本发明的测试方法所针对的是高耸型建筑结构，高耸型建筑结构指的是高度较大、横断面相对较小的细长型结构，以水平荷载为结构设计的主要依据。高耸型需要观测不同层数的建筑物的振动响应，了解建筑各层振动分布情况。针对高耸型建筑结构的特点本领域技术人员可以根据现有技术的方法和已有经验确定可能的振动状况，将高耸型建筑结构基本垂直性地分割成多个关键层，然后在各关键层中布设测点，所述各测点基本呈上下型分布。

(2)测点分组：将所述测点按重叠测点分组方式进行分组，所述重叠测点分组方式为各组中包含数量相等的测点，且相邻的组具有至少一个重叠测点；

由于被测高耸型建筑结构高度较高，量测时需要的传感器数量较多，本发明中采用分组的方式进行振动测试，将步骤(1)中确定的多个测点分成多组，各组中包含相等数量的测点，且相邻的组具有至少一个重叠测点，其中，在针对一个高耸型建筑结构进行振动测试时，不同组重叠测点个数可以不相同。

进一步地，如图2所示，重叠测点分组方式例如可以为两点重叠一点，即每组中包含两个测点，且相邻的组中包含一个重叠的测点，如图3所示，所述重叠测点分组方式为三点重叠两点，即每组中包含三个测点，且相邻的组中包含两个重叠的测点，可以理解地，所述重叠测点分组方式例如还可以为三点重叠一点、四点重叠两点等，原理与两点重叠一点、三点重叠两点相同，本领域普通技术人员可以根据实际需要进行选择重叠测点分组方式。

(4)振动测试：对各组进行振动测试，得到试验数据；

本领域普通技术人员可以依照现有技术，例如可以参照依据工程测试合同及有效的技术规程(规范)等，对各组进行振动测试，在选定的关键层布置振动测试传感器，测试高耸型建筑结构的环境随机振动。

(5)数据分析：对振动试验数据进行分析，对比重叠测点前后两次测得的振动参数并用于试验数据有效性的评价，其中，前后两次振动参数误差小于一定值时，则为有效试验数据。

进一步地，所述振动参数包括：幅值、卓越频带中心频率和功率谱密度；保证重叠测点前后两次振动测试具有同幅性、同频性和等量性。

具体地，所述幅值误差小于5％，所述卓越频带中心频率误差小于5％，所述功率谱密度差值平方和误差小于10％时，则为有效试验数据。

基于不同层分组同步测试中的重叠测点评判和校准，通过设定严格、科学、高效的评判准则，以保证分层测试结果的准确性，并逐层管控，直至测试完成。然后对各组振动测试获得的有效试验合并分析，得到高耸型建筑结构的振动特性。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。