某居民樓模態(tài)測(cè)試分析

引言

    隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展， 軌道交通已成為我國(guó)大中型城市快速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域。它具有快速、方便、高效、低消耗等諸多的優(yōu)點(diǎn)，是大中型城市交通集約發(fā)展的一個(gè)方向[1]。地鐵是位于地下的大型軌道交通工程，它在隧道內(nèi)引起的振動(dòng)傳播距離遠(yuǎn)，影響范圍廣，因而地鐵在給人們生活帶來(lái)便捷的同時(shí)，對(duì)臨近建筑物，特別是對(duì)居民樓的振動(dòng)可能會(huì)是影響居民正常生活的關(guān)鍵問(wèn)題，因此，在不能更改路線(xiàn)的前提下，橫穿居民樓，必須采取有效的減振措施，防止因軌道橫穿帶來(lái)的振動(dòng)和噪聲影響。

    模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的一種近代方法，是結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、減振降噪、振動(dòng)控制的基礎(chǔ)。模態(tài)參數(shù)是決定結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的主要參數(shù)，傳統(tǒng)的試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是基于頻響函數(shù)的測(cè)量展開(kāi)的，但是，在許多實(shí)際工程中，激勵(lì)的施加是困難的或人工激勵(lì)代價(jià)高昂或?qū)Y(jié)構(gòu)具有破壞性，這時(shí)，可以通過(guò)環(huán)境模態(tài)進(jìn)行模態(tài)參數(shù)識(shí)別。環(huán)境激勵(lì)下的模態(tài)參數(shù)識(shí)別與傳統(tǒng)分析方法相比，具有無(wú)需實(shí)施人工激勵(lì)、節(jié)省測(cè)試時(shí)間和費(fèi)用、安全性好等優(yōu)點(diǎn)[2]。

    本文應(yīng)用環(huán)境模態(tài)測(cè)試技術(shù)，對(duì)一棟地鐵軌道要橫穿其下高層居民樓進(jìn)行了水平方向的模態(tài)測(cè)試，獲得了該樓的模態(tài)參數(shù)。

試驗(yàn)設(shè)備

1）DASP V10專(zhuān)業(yè)版數(shù)據(jù)采集與信號(hào)處理軟件

2）DASP 模態(tài)分析軟件

3）INV3020C型24位智能信號(hào)采集處理分析儀

4）891-2型速度傳感器

5）941B型速度傳感器

試驗(yàn)儀器實(shí)物照片模態(tài)測(cè)試

3.1、試驗(yàn)概述

    該樓為17層高的居民樓（不包括1層地下室），竣工時(shí)間為2004年，每層共4戶(hù)，共用一條走廊和一個(gè)電梯間，樓層截面戶(hù)型如圖3所示。該居民樓為17層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用900厚筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約為地表下4米。規(guī)劃的地鐵軌道垂直下穿此建筑物，豎向凈距約為16.5米。對(duì)于樓房結(jié)構(gòu)，其垂直向的模態(tài)振型表現(xiàn)為樓層間的伸縮，意義不大，樓房類(lèi)似于直立的懸臂結(jié)構(gòu)，而懸臂結(jié)構(gòu)考慮橫向，一般不考慮軸向，因此在這只考慮測(cè)量模態(tài)垂直向的固有頻率，不作垂直方向的模態(tài)測(cè)試。那么，此次模態(tài)測(cè)試只考慮樓房?jī)蓚€(gè)水平方向的彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)。

3.2、測(cè)點(diǎn)分布

略

3.3、模態(tài)分析

    通過(guò)時(shí)域法模態(tài)分析可以確定結(jié)構(gòu)的前7階模態(tài)，包括x，y方向的彎曲模態(tài)和扭轉(zhuǎn)模態(tài)。最終的分析得出的結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率、阻尼和振型。模態(tài)振型三視圖，如圖如示。

第一階振型圖

第二階振型圖

第三階振型圖

第四階振型圖

第五階振型圖

第六階振型圖

第七階振型圖

結(jié)論

    本文利用天然脈動(dòng)對(duì)居民樓進(jìn)行了環(huán)境模態(tài)測(cè)試，在20Hz以下取得了很好的效果，這也說(shuō)明了在此居民樓中，天然脈動(dòng)的能量主要位于低頻段。