温度对结构模态固有频率的影响研究.pdf

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1、城市建筑┃结构•抗震┃URBANISMANDARCHITECTURE┃STRUCTURE•ASEISMATIC温度对结构模态固有频率的影响研究■马帅[摘要]通过模态固有频率来识别结构损伤的检测方法，变形以及自振频率、振型、阻尼等）难以准确评估4.试验仪器已经成为结构健康监测的重要手段。结构的固有频率由结结构损伤状态。大部分研究者认为环境因素特别是试验采用同济大学土木工程学院自主研发的构的质量、刚度、边界约束条件等决定，但同时也受到温温度是影响模态参数尤其是模态频率变化的主要因SVSA振动信号采集分析系统收

2、集处理信号。试验中度、湿度等外界条件的影响，并且这种影响十分显著，足素。部分环境激励下的测试结果显示，温度变化导采用的仪器为一个动态数据信号采集仪和两枚压电以掩盖结构细微损伤所造成的结构固有频率的变化。本文致的模态频率变化非常显著，且远远大于结构损伤式加速度传感器。选取两处钢结构连廊，接合同济大学自主开发的SVSA系统，引起的变化，可能会淹没或掩盖因结构微小损伤所二、测试过程与数据处理利用环境激励下结构的脉动响应，测出了结构在不同温度造成的模态频率的真正改变，这样就很难区分模态1.数据采集时间下的各阶模态

3、固有频率。试验结果表明：结构的一阶基频频率的变化是损伤引起的还是温度变化引起的，因拟通过查询天气预报后，选取温差较大的几个与温度呈现负相关关系，即温度升高，一阶基频降低；结此，有必要就温度对模态频率的影响进行研究。时间点进行数据采集。试验过程中根据实际情况做构的二阶固有频率与温度变化无明显关系；温度变化对结一、试验对象与测量仪器了一定调整，最后分别在五个时间点进行了测量，构固有频率的影响显著。在进行结构健康监测时，应将温1.试验对象现场实测五个时间点的环境温度分别为28℃、29℃、度对固有频率的影响剔除。

4、经过现场勘查，考虑到室外的结构受环境温度32℃、34℃及37℃，整理如表1所示。影响更大，最终试验对象选择为图书馆后室外钢结表1试验时间及环境温度统计表[关键词]健康监测SVSA系统环境振动模态频率环境温构楼梯二层处的走廊，现场测得走廊总长4.8m，两编号测试时间环境温度/℃12015年6月6日06：3028度侧各有一根钢结构主梁作为支撑。22015年6月8日08：30292.测点布置32015年6月11日11：153242015年6月12日14：3034近年来，建筑结构的安全性、耐久性与正常使考虑到该走

5、廊为对称结构，测量时可仅在半跨52015年6月15日12：3037用日益受到重视，促使结构健康监测迅速发展。在设置传感器。将两个传感器分别放置于跨中及一侧2.试验数据处理结构健康监测及评估系统中，结构的模态参数非常的1/4跨处。通过对两个通道的试验数据的对比判下面以6月6日06：30的试验数据为例，说明重要，每一个结构都有其固有的模态参数，如固有定试验数据是否准确。在SVSA系统中进行数据分析过程。频率，模态振型和阻尼等，如果结构受到损伤，那3.试验工况在记录下初始数据以后，通过SVSA软件数据预么结构的

6、模态参数将会变化。利用模态参数（如频试验过程中，结构激励采用两种方式进行：测处理功能选项中的去初始项、去直流项、去趋势项率、振型、阻尼、振型曲率、功率谱等）来识别损试人员不干预，利用地脉动以及交通荷载作为激励，（频域法），依次对初始数据进行处理，然后选择伤的结构振动分析方法已经成为当今研究的热点。测量结构响应；在走廊中部由一名测试人员跳跃施SVSA工具箱中的阻尼识别器对处理过的数据进行识实测的模态参数除了与系统自身的刚度、质量等参加冲击荷载，测量结构施加冲击荷载后的响应。别，得出各阶振型下的频率和阻尼。数

7、有关，还受到风力、载荷、温度和湿度等环境因3.试验数据汇总素以及非结构因素和边界条件等的影响，结果导致将各时间点数据结果汇总，如表2所示。对反映结构健康状态较为敏感的参数（如结构刚度、表2试验数据处理结果汇总表时间温度测点一阶基频（HZ）二阶频率（HZ）跨中19.8220.416月6日28℃1/4跨19.8220.41跨中19.8220.216月8日29℃1/4跨19.8220.21跨中19.7320.216月11日32℃1/4跨19.7320.21跨中19.6320.216月12日34℃1/4跨19.6

8、320.21跨中19.5320.216月15日37℃1/4跨19.5320.21在同一时间点，跨中及1/4跨的一阶频率、二对已得到的实验数据进行统计分析，结构的一工程结构，2006(28)：441-452.阶频率结果相同，说明试验数据正确。阶基频、二阶频率与温度的关系分别如图1、图2[2]付宗超，周德源，施卫星.SVSA系统在某高层建四、结语所示。可得出以下结论：筑结构动力特性测试中的应用研究[J].结构工（1）查阅已有文献可