實(shí)驗(yàn)八建(構(gòu))筑物動(dòng)力特性現(xiàn)場實(shí)測技術(shù)試驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)八：“建（構(gòu)）筑物動(dòng)力特性現(xiàn)場實(shí)測技術(shù)”試驗(yàn)指導(dǎo)書（設(shè)計(jì)性、開放性）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解脈動(dòng)測試法的基本原理，掌握用脈動(dòng)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(dòng)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(dòng)力特性現(xiàn)場實(shí)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(duì)實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性分析。二、測試儀器及測試系統(tǒng)的組成序號(hào)儀器名稱數(shù)量序號(hào)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(jì)算機(jī)3INV306U智能信號(hào)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(hào)采集 5. 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)( 計(jì)算機(jī)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(dòng)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(dòng)與振動(dòng)。拾振器中設(shè)有小加速度、大速度、中速度和小速度四個(gè)檔位，當(dāng)與891-放大器上參數(shù)選擇檔位相對(duì)應(yīng)時(shí)，可以分別測得加速度、速度、位移等參變量。試驗(yàn)時(shí)把拾振器用粘合劑或螺栓固定在被測結(jié)構(gòu)的測點(diǎn)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(dòng)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(shí)線位不能接錯(cuò)，地線相互連接共同接地應(yīng)，否則會(huì)發(fā)生串線現(xiàn)象。當(dāng)拾振器處于在非使用狀態(tài)時(shí)，必須將輸出線短路，以保護(hù)拾振器的運(yùn)動(dòng)部件免受損壞。2. 放大器（IEM-891型）：首先根據(jù)使用電源的實(shí)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(dāng)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(dòng)，則該通道

4、測線正常。3. INV306U智能信號(hào)采集: 先將放大器各通道的輸出信號(hào)按一定順序接入INV306U智能信號(hào)采集儀的各個(gè)通道，輸出信號(hào)通過并行接口與計(jì)算機(jī)相接，檢查各通道的對(duì)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(tái)電腦和DASP-2005軟件系統(tǒng)組成， 該軟件是一套運(yùn)行在Win95/98/Me/XP/2000/NT平臺(tái)上的大型動(dòng)態(tài)信號(hào)數(shù)據(jù)采集分析處理軟件。軟件功能包括：示波、采集、信號(hào)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(biāo)啟動(dòng)該程序，進(jìn)入該程序的主界面后

5、，再點(diǎn)擊該主界面中的DASP-ET標(biāo)準(zhǔn)型圖標(biāo)，在DASP-ET動(dòng)測系統(tǒng)主界面下，分別進(jìn)行文件路徑設(shè)置、各種參數(shù)設(shè)置、示波檢測，最后進(jìn)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(jìn)行。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求學(xué)生以組為單位，采用脈動(dòng)法對(duì)校園內(nèi)某棟建筑物（例如土木實(shí)驗(yàn)大樓）進(jìn)行動(dòng)力特性現(xiàn)場測試，并獨(dú)立完成、提交實(shí)測分析報(bào)告。四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 收集資料：在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)物進(jìn)行試驗(yàn)檢測之前，應(yīng)首先收集被檢測建筑物的相關(guān)設(shè)計(jì)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(dòng)、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(yuǎn)；同時(shí)測試儀器應(yīng)盡可能離各測點(diǎn)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(dòng)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(yàn)檢測項(xiàng)目的試驗(yàn)?zāi)康囊?，?dú)立確定具體的測試方案，包括規(guī)劃對(duì)該建筑物進(jìn)行幾種工況下的動(dòng)力測試，設(shè)計(jì)各種工況下的測點(diǎn)布置。5. 測點(diǎn)布置：一般用脈動(dòng)法測試結(jié)構(gòu)自振頻率、阻尼及振型時(shí)，都要在地面上布置一個(gè)測點(diǎn)， 作為地脈動(dòng)的輸入檢測信號(hào)。然后在結(jié)構(gòu)物的各主要樓層上布置測點(diǎn)。同一種工況下各個(gè)測點(diǎn)的平面位置應(yīng)盡可能布置在一個(gè)豎向軸線上。對(duì)同一工況下的各個(gè)測點(diǎn)均應(yīng)進(jìn)行測點(diǎn)編號(hào)。6. 拾振器安裝：拾振器

7、安裝的質(zhì)量會(huì)直接影響測試結(jié)果。為此，應(yīng)將各個(gè)測點(diǎn)拾振器的安裝方向保持一致，否則會(huì)出現(xiàn)測試結(jié)果反相位或出現(xiàn)相位差。同時(shí)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(diǎn)調(diào)試：按儀器連接圖的順序連接好各個(gè)量測儀器，各測點(diǎn)的拾震器按測點(diǎn)編號(hào)順序接入各個(gè)放大器的通道中，并將各個(gè)測點(diǎn)、拾震器、放大器、采集儀之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系詳細(xì)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(jìn)行示波調(diào)試，監(jiān)測各個(gè)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(shí)驗(yàn)名、實(shí)驗(yàn)號(hào)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)路徑、實(shí)驗(yàn)描述、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)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(jī)采樣、觸發(fā)采樣及多次觸發(fā)采樣。脈動(dòng)法動(dòng)力特性測試試驗(yàn)一般用隨機(jī)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(jìn)行設(shè)置。（4）增益和量程設(shè)置：對(duì)于幅值較小的信號(hào)可進(jìn)行放大。通過設(shè)置增益和量程來達(dá)到提高AD轉(zhuǎn)換器的效果。（5）采樣長度設(shè)置：可按采樣時(shí)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(gè)采樣點(diǎn)。兩者之間的關(guān)系為： ，式中 T為采樣時(shí)間，M為采樣塊數(shù)，SF為采樣頻率。采樣時(shí)間視現(xiàn)場環(huán)境而定，當(dāng)現(xiàn)場環(huán)境噪音比較大時(shí)，采樣時(shí)間應(yīng)選取的相對(duì)長一些，一般幾十分鐘即可。參數(shù)設(shè)置完畢，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。圖7-2 為某高層結(jié)構(gòu)地脈動(dòng)法實(shí)測時(shí)域波形圖圖7-2脈動(dòng)法時(shí)域波形圖9.數(shù)據(jù)分析處理：（1）時(shí)域分析；通過時(shí)域分析找出該次實(shí)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(hào)諧波的單峰值）、幅值譜Rms（反映信號(hào)諧波的有效值）、功率普（反映信號(hào)諧波的能量，等于有效值的平方）、功率普密度（反映隨機(jī)信號(hào)的頻譜能量分布）。選則其一種方法即可進(jìn)行該結(jié)構(gòu)的頻率、阻尼等動(dòng)力特