實驗八建(構(gòu))筑物動力特性現(xiàn)場實測技術(shù)試驗指導(dǎo)書

1、實驗八：“建（構(gòu)）筑物動力特性現(xiàn)場實測技術(shù)”試驗指導(dǎo)書（設(shè)計性、開放性）一、實驗?zāi)康?. 了解脈動測試法的基本原理，掌握用脈動法測試結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼及振型的方法；2. 熟悉常用結(jié)構(gòu)動力特性測試系統(tǒng)的組成和相關(guān)儀器的使用方法；3. 熟悉建（構(gòu)）筑物動力特性現(xiàn)場實測的基本方法和一些應(yīng)該注意的問題； 4. 掌握DASP分析軟件，并對實測數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)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-型拾振器4鋼筋或混凝土試塊2891-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(jié)構(gòu)物 2. 891-型拾振

2、器 3. 891-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-型拾振器是動圈往復(fù)式磁電拾振器，主要用于測量地面或土木工程結(jié)構(gòu)物的脈動與振動。拾振器中設(shè)有小加速度、大速度、中速度和小速度四個檔位，當與891-放大器上參數(shù)選擇檔位相對應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)物所要測試的振動方向保持一致。根據(jù)所測結(jié)構(gòu)物位移的大小，選擇相應(yīng)的檔位（2或3檔位），然后將拾振器的輸出線與

3、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(yīng)，否則會發(fā)生串線現(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(zhuǎn)換開關(guān)置于所需AC或DC位置，連接好電源，打開電源開關(guān)，將參量選擇開關(guān)K3值于位移或低頻位移（3或4）檔位，將放大倍數(shù)開關(guān)K2值于合適位置，然后將表頭功能開關(guān)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(guān)K4,檢查拾振器工作是否正常，如果表針稍有擺動，則該通道

4、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智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(yīng)關(guān)系是否正確，然后把交直流電流轉(zhuǎn)換開關(guān)至于所需AC或DC位置。接通電源，打開電源開關(guān)。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主界面下,雙擊ADASP2005圖標啟動該程序，進入該程序的主界面后

5、，再點擊該主界面中的DASP-ET標準型圖標，在DASP-ET動測系統(tǒng)主界面下，分別進行文件路徑設(shè)置、各種參數(shù)設(shè)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DASP程序軟件使用說明書進行。三、實驗內(nèi)容要求學(xué)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(jié)構(gòu)物進行試驗檢測之前，應(yīng)首先收集被檢測建筑物的相關(guān)設(shè)計資料，了解建筑平、立、剖面尺寸及主要承重結(jié)構(gòu)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

6、器不能離現(xiàn)場電源過遠；同時測試儀器應(yīng)盡可能離各測點的距離近些，以便于布線及現(xiàn)場聯(lián)絡(luò)。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(guān)被測建筑物的資料，圍繞本試驗檢測項目的試驗?zāi)康囊?，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(shè)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)盡可能布置在一個豎向軸線上。對同一工況下的各個測點均應(yīng)進行測點編號。6. 拾振器安裝：拾振器

7、安裝的質(zhì)量會直接影響測試結(jié)果。為此，應(yīng)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(jié)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(jié)構(gòu)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(yīng)關(guān)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

8、參數(shù)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)置。（4）增益和量程設(shè)置：對于幅值較小的信號可進行放大。通過設(shè)置增益和量程來達到提高AD轉(zhuǎn)換器的效果。（5）采樣長度設(shè)置：可按采樣時間長度和采樣塊數(shù)兩種方式來設(shè)置。采樣塊數(shù)為每塊1024個采樣點。兩者之間的關(guān)系為： ，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(yīng)選取的相對長一些，一般幾十分鐘即可。參數(shù)設(shè)置完畢，即可進行數(shù)據(jù)采集。圖7-2 為某高層結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的頻率、阻尼等動力特