[發(fā)明專利]一種快速可靠的既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010586665.0
• 申請(qǐng)日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111929722B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹訓(xùn)強(qiáng);朱圣華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/28
• 分類號(hào): G01V1/28;G01V1/30
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 畢進(jìn)

1.一種快速可靠的既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

第一步驟：清理場(chǎng)地，確保所測(cè)結(jié)構(gòu)無人為擾動(dòng)；

第二步驟：選擇結(jié)構(gòu)各樓層質(zhì)心部位布置力平衡加速度傳感器進(jìn)行微震檢測(cè)；

第三步驟：利用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀采集的地脈動(dòng)微振動(dòng)信號(hào)快速識(shí)別結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性參數(shù)，得到結(jié)構(gòu)自振周期、振型、阻尼比；

第四步驟：求解各層間水平剛度k_i，建立結(jié)構(gòu)的等效簡(jiǎn)化多自由度質(zhì)點(diǎn)-梁模型；

第五步驟：根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期和所處場(chǎng)地確定地震作用取值，并用彈性與彈塑性時(shí)程分析方法開展質(zhì)點(diǎn)-梁模型結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析；

第六步驟：基于結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，采用層間位移角作為指標(biāo)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震性能評(píng)估；

第七步驟：依據(jù)該既有結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防目標(biāo)，給出目標(biāo)結(jié)構(gòu)的鑒定結(jié)果；

所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀與力平衡加速度傳感器相連，其連接通道數(shù)為樓層數(shù)的3倍，所述力平衡加速度傳感器布置在每層樓層質(zhì)心位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)低、中、高頻微震事件中3向地脈動(dòng)加速度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集；

所述動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀采集的數(shù)據(jù)通過WiFi模塊傳輸?shù)交贚abVIEW的濾波器進(jìn)行濾波，去除信號(hào)傳輸、收集中受外界干擾而發(fā)生變形的信號(hào)波形，還原原有信號(hào)；

將完成濾波的數(shù)據(jù)采用增強(qiáng)型頻域分解法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力特性參數(shù)分析，具體步驟為：

第31步驟，各測(cè)點(diǎn)功率譜密度進(jìn)行奇異值分解，設(shè)y(t)為拾取的響應(yīng)數(shù)據(jù)，則功率譜矩陣為：[G(jw)]＝[Ф][Σ][Ф]^H，式中：w為圓頻率；j為虛數(shù)單位；[Σ]為奇異值對(duì)角陣；[Ф]為奇異向量，表示模態(tài)振型；上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置；

第32步驟，將分解后的單自由度功率譜密度函數(shù)進(jìn)行逆傅里葉變換得到自相關(guān)函數(shù)；

第33步驟，在時(shí)域內(nèi)求解自相關(guān)函數(shù)直接完成固有頻率和阻尼比的計(jì)算，其中第k階模態(tài)的阻尼系數(shù)用自由衰減函數(shù)表示為：δ_k＝2ln(r_ok/|r_pk|)/p，式中：r_ok為相關(guān)函數(shù)的初始值，r_pk為第p個(gè)峰值；

對(duì)層間水平剛度k_i進(jìn)行求解，將結(jié)構(gòu)等效簡(jiǎn)化為多自由度質(zhì)點(diǎn)-梁模型，建立既有建筑物實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與多自由度質(zhì)點(diǎn)-梁模型之間的關(guān)聯(lián)性，具體步驟如下：

第41步驟，假定每層的質(zhì)量m_i已知，由步驟31-33獲得結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)后，得出結(jié)構(gòu)的頻率f_d和相應(yīng)的振型{Φ_d}，[K]{Φ_d}-(2πf_d)²[M]{Φ_d}＝{0}，其中d為頻率階數(shù)和振型編號(hào)，[M]和[K]分別為結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量矩陣和剛度矩陣；

第42步驟，由求出各層間剛度，其中，m₁為第一樓層質(zhì)量，m_i為第i層的實(shí)測(cè)質(zhì)量，m_d為按結(jié)構(gòu)第d階頻率計(jì)算的第d振型對(duì)應(yīng)的模態(tài)質(zhì)量，n為樓層總數(shù)，i為樓層編號(hào)，Φ為相應(yīng)的振型，M為結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量；

第43步驟，建立既有建筑物實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與多自由度質(zhì)點(diǎn)-梁模型之間的關(guān)聯(lián)性，通過多自由度質(zhì)點(diǎn)-梁模型對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震性能評(píng)估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種快速可靠的既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能評(píng)估方法，其特征在于，結(jié)構(gòu)的響應(yīng)分析地震作用取值依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50728-2011規(guī)定選取設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的數(shù)值。

3.如權(quán)利要求1或2所述方法適用于豎向規(guī)則布置且以剪切變形為主的加固前后老齡期既有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。