一种古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺的制作方法

本发明属于建筑结构振动控制技术领域，具体涉及一种古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺。

背景技术：

针对砖石结构古建筑在长期工业振动和历史地震的作用下结构性能不断退化的问题，目前工程上常采用的评估方法主要包括单一的数值模拟分析、单一的现场测试。

传统方法主要存在以下的缺陷：

(1)准确率低，误差大。单一的数值模拟分析方法，没有砖石结构古建筑现场测试数据做依托，则不能够建立精细化的数值分析模型，也无法清晰的了解砖石结构古建筑附近的振动环境，导致获得的古建筑动力特性及响应分析结果误差较大，从而不能对古建筑的残损动力性能做出准确的评估。

(2)全面性和通用性差。单一的现场测试法，出于对砖石结构古建筑的保护而不能对测试点进行全方位的选取，故不能全面的对砖石结构古建筑的残损动力性能进行评估。

因此，需要新的技术和方法，已解至少部分决现有技术中存在的上述问题。

技术实现要素：

本发明主要针对古建筑砖石结构在长期工业振动和历史地震的作用下结构性能不断退化的问题，提出了一种振动台试验与有限元仿真分析相结合的综合评估工艺，其对古建筑砖石结构的残损动力性能可以做出精确、全方位的评估

根据本发明的一方面，提供一种古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺，包括：

(a)：对砖石结构古建筑进行现场调研测量，包括对同批古建筑的材料取样、结构参数测量以及振动测试；

(b)：基于现场调研测量数据，得到砖石结构古建筑模型试验的相似比，建立大比例尺砖石结构古建筑振动台试验系统；

(c)：进行模拟典型振动工况的振动台试验，包括选取特征点及确定测试方案，开展包括模拟工业振动和地震动两种工况的振动台试验，以获得古建筑砖石结构的动力特性及响应的演化规律；

(d)：对比步骤(c)的振动台试验结果与步骤(a)的现场调研测量数据，若两者规律一致，则进行步骤(e)，否则重新进行步骤(c)，直至两者规律一致；以及

(e)：基于振动台试验结果，进行古建筑砖石结构残损动力性能的评估。

根据本发明的实施方案，所述古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺结果，对有限元模型进行参数化，从而得到精细化的有限元模型。

根据本发明的实施方案，所述古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺还包括步骤(g)，利用细化的有限元模型开展数值计算，以获得古建筑砖石结构的等效残损性能。

根据本发明的实施方案，所述古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺还包括步骤(h)，利用等效残损性能对步骤(e)的振动台试验结果进行校准，对古建筑砖石结构的残损动力性能做出全方位、精确的评估。

根据本发明的实施方案，步骤(d)中的规律一致是指误差不超过15％。

本发明评估工艺主要针对受长期工业振动和历史地震影响的砖石结构类古建筑。由于建造年代久远和环境变化，砖石结构古建筑在长期的工业振动和地震等因素的作用下出现了不同类型和程度的残损，导致结构承载能力降低，并严重影响古建筑的安全性能和寿命，故有必要对砖石结构古建筑在残损状态下的动力性能进行科学准确的预测和判断。

该工艺具有如下特点：

(1)同时考虑工业振动和地震的存在。由于砖石结构古建筑在长期的工业振动和地震等因素的作用下出现了不同类型和程度的残损，故开展同时模拟工业振动和地震动工况的振动台试验，可以使模型试验条件更接近古建筑周围的振动环境，以便对古建筑的残损动力性能做出准确科学的评估。

(2)试验与有限元仿真相结合。试验与理论结果相结合，相辅相成互相校核，有利于对古建筑砖石结构的残损动力性能做出更加全面合理的评估。

(3)修正式的校准。该评估工艺通过数值计算所获得的古建筑砖石结构的等效残损性能对振动台试验结果进行修正式校准，综合二者结果，有利于对古建筑砖石结构的残损动力性能做出全方位、精确的评估。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1为根据本发明一个实施方案的古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺流程图作进一步阐述。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本发明。

图1为根据本发明一个实施方案的古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺流程示意图。参考图1，首先，针对砖石结构古建筑开展现场调研测量测试。对现场踏勘的主要工作内容可以包括结构参数测量、残损结构特征量化等。现场测量用于构建古建筑的大比例相似物理模型。

基于砖石结构古建筑的特征参数，建立物理模型。更具体地，对砖石结构古建筑进行振动测试，并对同批古建筑的材料取样，得到砖石结构古建筑模型试验的相似比，建立大比例尺砖石结构古建筑振动台试验系统。

然后利用试验系统开展模拟典型振动工况的振动台试验，包括通过选取特征点及确定测试方案，开展包括模拟工业振动和地震动两种工况的振动台试验，以获得古建筑砖石结构的动力特性及响应的演化规律；将振动台试验结果与现场调研测量测试数据进行对比，若两者规律一致(例如二者之间的误差不超过15％)，进行下一步古建筑砖石结构残损性能评估，否则需要重新模拟两种试验工况。

如果两者规律一致，则利用试验结果进行性能评估。更具体地，通过开展包括模拟工业振动和地震动两种工况的大比例尺砖石结构古建筑振动台试验，获得古建筑砖石结构的动力特性及响应的演化规律，从而进行结构残损性能的评估。

另一方面，如果两者规律一致，也可以基于此建立数值模型。也即，基于振动台试验结果，对有限元模型进行参数化，从而得到精细化的有限元模型。然后通过基于振动台试验结果建立的精细化有限元模型开展数值计算，以获得古建筑砖石结构的等效残损性能。

通过数值计算所获得的古建筑砖石结构的等效残损性能对振动台试验结果进行修正式校准，综合二者结果，对古建筑砖石结构的残损动力性能做出全方位、精确的评估。

本发明的评估工艺中同时考虑两种振动。开展振动台模型试验时，同时考虑长期工业振动和短暂地震动的影响。另外本发明综合评估工艺中将试验和有限元仿真相结合。该工艺通过数值计算所获得的古建筑砖石结构的等效残损性能对振动台试验结果进行修正式校准，综合二者结果，对古建筑砖石结构的残损动力性能做出全方位、精确的评估。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：

1.一种古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺，其特征在于，包括：

(a)：对砖石结构古建筑进行现场调研测量，包括对同批古建筑的材料取样、结构参数测量以及振动测试；

(b)：基于现场调研测量数据，得到砖石结构古建筑模型试验的相似比，建立大比例尺砖石结构古建筑振动台试验系统；

(c)：进行模拟典型振动工况的振动台试验，包括选取特征点及确定测试方案，开展包括模拟工业振动和地震动两种工况的振动台试验，以获得古建筑砖石结构的动力特性及响应的演化规律；

(d)：对比步骤(c)的振动台试验结果与步骤(a)的现场调研测量数据，若两者规律一致，则进行步骤(e)，否则重新进行步骤(c)，直至两者规律一致；以及

(e)：基于振动台试验结果，进行古建筑砖石结构残损动力性能的评估。

2.根据权利要求1所述的古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺,其特征在于，还包括在步骤(d)之后的建立数值模型的步骤(f)，包括基于振动台试验结果，对有限元模型进行参数化，从而得到精细化的有限元模型。

3.根据权利要求2所述的古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺,其特征在于，还包括步骤(g)，利用细化的有限元模型开展数值计算，以获得古建筑砖石结构的等效残损性能。

4.根据权利要求3所述的古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺,其特征在于，还包括步骤(h)，利用等效残损性能对步骤(e)的振动台试验结果进行校准，对古建筑砖石结构的残损动力性能做出全方位、精确的评估。

5.根据权利要求1所述的古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺,其特征在于，步骤(d)中的规律一致是指误差不超过15％。

技术总结
本发明提供了一种古建筑砖石结构残损动力性能的评估工艺，包括：(a)：对砖石结构古建筑进行现场调研测量；(b)：基于现场调研测量数据，得到砖石结构古建筑模型试验的相似比，建立大比例尺砖石结构古建筑振动台试验系统；(c)：进行模拟典型振动工况的振动台试验，包括选取特征点及确定测试方案，开展包括模拟工业振动和地震动两种工况的振动台试验；(d)：对比步骤(c)的振动台试验结果与步骤(a)的现场调研测量数据，若两者规律一致，则进行步骤(e)，否则重新进行步骤(c)，直至两者规律一致；以及(e)：基于振动台试验结果，进行古建筑砖石结构残损动力性能的评估。

技术研发人员：胡明祎;钱春宇;高昕星;黄伟;岳方方;黄淏闻;安亚飞;赵梓豪
受保护的技术使用者：国机集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：2021.02.10
技术公布日：2021.07.30