高层建筑的振动测试

高层建筑结构的动力特性指它的自振频率、振型及阻尼比.虽然这些动力特性可以通过理论计算求得，但通过测试所得的动力特性仍然具有重要意义。主要表现在以下几个方面:

①.检验理论计算

理论计算方法求结构的自振频率时存在误差。于在理论计算过程中，要先确定计算简图和结构刚度，而实际结构往往是比较复杂的，计算简图都要经过简化，常填充墙等非结构构件并不记入结构刚度，而且结构的质量分布、材料实际性能、施工质量等都不能很准确的计算。因此，计算周期与实测周期相比，往往相差很多，据统计，大约前者为后者的1.5--3倍。这样，如果直接采用理论计算的自振周期计算等效地震荷载，往往使内力及位移偏小，设计的结构不够安全。因此，理论周期要用修正系数加以修正。现场实测可以得到建筑物建成后实际的动力特性，因此是准确可靠的。所得数据可以与理论计算数据进行对照比较，验证理论计算，也可为设计类似的对于超高层建筑提供经验及依据。

②．验证经验公式

通过实测手段对各种不同类型的建筑物进行测试以后，可归纳总结出结构周期的规律，得到计算结构振动周期的经验公式。在估算结构动力特性及估算地震作用时采用经验公式可快速得到结果，方便实用。由于实测周期大都采用脉动试验的方法得到，是反映结构在微小变形下的动力特性，得的周期都比较短，如果激振力加大，结构周期会加长。在地震作用下，随着地震烈度不同，房屋会有不同程度的开裂破坏，刚度降低，自振周期会变长。因此，完全按照脉动测试的周期来确定同类型结构的周期，将使计算等效地震力加大，设计偏于保守。所以由脉动方法得到的实测周期需要乘以修正系数，再计算等效地震力。在大量测试工作和积累了丰富资料的基础上，这个修正系数的大小视结构类型、填充墙的多少而定，大约在1.1-1.5之间。在给出经验公式时，计入这一修正系数，这样既可以简化计算，又与实际周期较为接近。

③.为结构安全性评估及损伤识别提供依据

建筑结构的质量问题不容忽视，它是直接关系着千家万户的生命财产安全和安居乐业的大事，建筑结构的质量状态评估日益受到人们的重视。传统的经验性的评估方法存在许多缺陷和不足，静力检测结构的缺陷也有许多局限性。动力检测应用于整体结构的质量评估受到国内外学者的广泛关注。近10年来，国内外学者一直在寻找一种能适用于复杂结构整体质量评估的方法。目前，到普遍认同的一种最有前途的方法就是结合系统识别、振动理论、振动测试技术、信号采集与分析等跨学科技术的振动模态分析法。高层建筑建成以后完好状态下量测得到的动力特性数据，可以作为基本技术档案保存。建筑物一旦遭受地震等自然灾害或使用了一定的年限以后，再进行测量，可以从中获得宝贵的对比资料。比如，结构损伤开裂后，结构的自振周期会加长，振型会改变等。从结构的自身固有特性的变化来识别结构的损伤，从而进行安全性评估，并采取相应的科学决策。当然，动力特性测试作为安全评估的一个手段，还要与其他评估工作一起进行全面分析，综合评定得到满意的结果。

测试时按传感器布置方向有“单轴法”和“双轴法”之分。“单轴法”，即楼层的测点各布置一个传感器，其方向为水平振动的一个主轴方向。待此方向测试完毕后，传感器转至另一主轴方向再进行测试。该方法适用于区域内测点较少的情况。“双轴法”则在同一测点布置两个传感器，同时沿水平和纵向进行测试。该方法适于结构特性复杂、区域内测点较多的情况。使用到的传感器为iSensor三轴振动智能传感器支持多种无线通信方式，连接上位机或自动接入云端。可自动完成三维速度、加速度等振动与倾角参数测量，还可通过手机、平板、PC 无线远程控制。设备体型小巧，方便携带，坚固美观，适用于工程爆破振动的现场测量，工程结构和大型机电设备健康监测、倾角监测，实现分布式无人值守在线监测系统。