建構筑物動力特性現(xiàn)場實測技術試驗指導書知識分享

1、實驗八：“建（構）筑物動力特性現(xiàn)場實測技術”試驗指導書（設計性、開放性）、實驗目的1 . 了解脈動測試法的基本原理，掌握用脈動法測試結構的固有頻率、阻尼及 振型的方法；2 .熟悉常用結構動力特性測試系統(tǒng)的組成和相關儀器的使用方法；3 .熟悉建（構）筑物動力特性現(xiàn)場實測的基本方法和一些應該注意的問題;4 .掌握DAS分析軟件，并對實測數(shù)據(jù)進行結構動力特性分析。二、測試儀器及測試系統(tǒng)的組成序號儀器名稱數(shù)量序號儀器名稱數(shù)量1891- n型拾振器4鋼筋或混凝土試塊2891- n型放大器5筆記本計算機3INV306U 智能信號采集6DASP軟件系統(tǒng)圖7-1測試系統(tǒng)裝置圖1.被測結構物 2. 891-n型

2、拾振器 3. 891-n型放大器 4. INV306U智能信號采集5.數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)（計算機和DASP軟件系統(tǒng)） 三、儀器調(diào)試1.測震傳感器（IEM-891型）：891- H型拾振器是動圈往復式磁電拾振器，主要用于測量地面或土木工程結構 物的脈動與振動。拾振器中設有小加速度、大速度、中速度和小速度四個檔位， 當與891-R放大器上參數(shù)選擇檔位相對應時，可以分別測得加速度、速度、位移 等參變量。試驗時把拾振器用粘合劑或螺栓固定在被測結構的測點上，使拾振器 的幾何軸線大致水平，并確保拾振器的方向與結構物所要測試的振動方向保持一 致。根據(jù)所測結構物位移的大小，選擇相應的檔位（2或3檔位），然后將拾

3、振器 的輸出線與放大器的輸入線相連接。注意接線時線位不能接錯，地線相互連接共 同接地應，否則會發(fā)生用線現(xiàn)象。當拾振器處于在非使用狀態(tài)時，必須將輸出線 短路，以保護拾振器的運動部件免受損壞。2 .放大器（IEM-891型）：首先根據(jù)使用電源的實際情況，轉換開關置于所需AC或DC位置，連接好電源， 打開電源開關，將參量選擇開關 K3值于位移或低頻位移（3或4）檔位，將放大 倍數(shù)開關K2值于合適位置，然后將表頭功能開關依次至于“ E+” “E-”位置，觀 察表頭以檢查電源的電壓是否正常。當拾振器調(diào)完畢并與放大器相連通后，將放 大器的K1置于“15V'或“1.5V”，按下按鈕開關K4,檢查拾振

4、器工作是否正常， 如果表針稍有擺動，則該通道測線正常。3 . INV306U智能信號采集：先將放大器各通道的輸出信號按一定順序接入 INV306U®能信號采集儀的各個 通道，輸出信號通過并行接口與計算機相接，檢查各通道的對應關系是否正確， 然后把交直流電流轉換開關至于所需 AC或DC位置。接通電源，打開電源開關。4 .數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由一臺電腦和 DASP-2005軟件系統(tǒng)組成， 該軟件是一套運行 在Win95/98/Me/XP/2000/NT平臺上的大型動態(tài)信號數(shù)據(jù)采集分析處理軟件。軟件 功能包括：示波、采集、信號處理和分析等。打開電腦，在XP或其它Windows主

5、界面下，雙擊ADASP200圖標啟動該程序，進入該程序的主界面后，再點擊該主界 面中的DASP-ETfe準型圖標，在DASP-E砌測系統(tǒng)主界面下，分別進行文件路徑 設置、各種參數(shù)設置、示波檢測，最后進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理。具體的操作步 驟可按照DAS*序軟件使用說明書進行。三、實驗內(nèi)容要求學生以組為單位，采用脈動法對校園內(nèi)某棟建筑物（例如土木實驗大樓） 進行動力特性現(xiàn)場測試，并獨立完成、提交實測分析報告。四、實驗步驟1 .收集資料：在對建筑結構物進行試驗檢測之前，應首先收集被檢測建筑物的相關設計資 料，了解建筑平、立、剖面尺寸及主要承重結構體系。2 .環(huán)境調(diào)研：了解該建筑物的地理環(huán)境和建筑物周

6、圍的振動、噪音等情況。3 .選擇測試儀器安放位置：為了方便供電，測試儀器不能離現(xiàn)場電源過遠；同時測試儀器應盡可能離各測 點的距離近些，以便于布線及現(xiàn)場聯(lián)絡。注意選擇安放測試儀器的周圍盡量不要 有磁場及其他振動等因素的干擾。4 .確定測試方案：根據(jù)所收集到有關被測建筑物的資料，圍繞本試驗檢測項目的試驗目的要求， 獨立確定具體的測試方案，包括規(guī)劃對該建筑物進行幾種工況下的動力測試，設 計各種工況下的測點布置。5 .測點布置：一般用脈動法測試結構自振頻率、阻尼及振型時，都要在地面上布置一個測點, 作為地脈動的輸入檢測信號。然后在結構物的各主要樓層上布置測點。同一種工 況下各個測點的平面位置應盡可能布

7、置在一個豎向軸線上。對同一工況下的各個 測點均應進行測點編號。6 .拾振器安裝：拾振器安裝的質量會直接影響測試結果。為此，應將各個測點拾振器的安裝方 向保持一致，否則會出現(xiàn)測試結果反相位或出現(xiàn)相位差。同時要特別注意，拾振 器與被測結構物要接觸良好，連接牢固。一般根據(jù)現(xiàn)場具體情況決定將所采用的 固定方式。7 .儀器連接與測點調(diào)試：按儀器連接圖的順序連接好各個量測儀器， 各測點的拾震器按測點編號順序接 入各個放大器的通道中，并將各個測點、拾震器、放大器、采集儀之間的對應關 系詳細記錄在筆記本上。檢查好現(xiàn)場電源，按儀器使用說明書指示要求，打開各 儀器電源，檢查全部儀器是否工作正常。再打開電腦，進行示

8、波調(diào)試，監(jiān)測各個 系統(tǒng)通道是否工作正常，檢查各放大倍數(shù)檔位是否合適。8 .數(shù)據(jù)采集：(1)首先完成文件參數(shù)設置，包括輸入實驗名、實驗號、實驗數(shù)據(jù)存儲路徑、 實驗描述、實驗對象、實驗工況的設置等。(2)選擇采樣型式，程序中有三種不同的采樣方式可供選擇，隨機采樣、觸 發(fā)采樣及多次觸發(fā)采樣。脈動法動力特性測試試驗一般用隨機采樣方式。(3)選擇采樣頻率：采樣頻率可以按分析頻率和采樣頻率分為兩種方式設置。該程序中采樣頻率為分析頻率的 2.56倍，可任選其一種形式進行設置。(4)增益和量程設置：對于幅值較小的信號可進行放大。通過設置增益和量 程來達到提高AD專換器的效果。(5)采樣長度設置：可按采樣時間長

9、度和采樣塊數(shù)兩種方式來設置。采樣塊數(shù)為每塊1024個采樣點。兩者之間的關系為：T M 1024/SF，式中T為采樣時間，M為采樣塊數(shù)，SF為采樣頻率。采樣時間視現(xiàn)場環(huán)境而定，當現(xiàn)場環(huán)境 噪音比較大時，采樣時間應選取的相對長一些，一般幾十分鐘即可。參數(shù)設置完畢，即可進行數(shù)據(jù)采集。圖7-2為某高層結構地脈動法實測時域波形圖圖7-2脈動法時域波形圖9.數(shù)據(jù)分析處理：(1)時域分析；通過時域分析找出該次實測數(shù)據(jù)的最大值、最小值、平均值、 平均峰值等。(2)頻譜分析；有四種頻譜方法可供選擇。幅值譜 Peak (反映信號諧波的單 峰值）、幅值譜Rms（反映信號諧波的有效值）、功率普（反映信號諧波的能量，等 于有效值的平方）、功率普密度（反映隨機信號的頻譜能量分布）。選則其一種方 法即可進行該結構的頻率、阻尼等動力特性的分析計算。幅值譜 Peak反映信號的 諧波單峰值，進行振型分析時也可選用此方法。圖 7-3為某高層結構實測幅值譜 Peak形式的頻譜分析圖。單除麴域分析H前1： GLM<sr = 100.*M = 0.033HzVSC =日刖EHM H = 5?He- 12 f -1.G74a k 6.-me-MA 3“ 5,G5ZE-04 A 4， 4.570E-04Vfl 5=4.ZG4E-MA 6- 4.bbZE-4 fl 7= 3.7C3E-01A 8=