[發明專利]一種結構-TLD系統的子系統動力特性檢測方法

有效

• 申請號: 202110855817.7
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113686528B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 周子杰;謝壯寧;張藍方;張樂樂;石碧青;江毅
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M13/00;G06F30/20;G06F17/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

本發明公開了一種結構?TLD系統的子系統動力特性檢測方法，方法包括以下步驟：S1、測量高層建筑和TLD耦合振動響應，實時記錄耦合振動信號；S2、由耦合信號構造Hankel矩陣從而計算Toeplitz矩陣；S3、由Toeplitz矩陣識別耦合系統的模態參數并由穩定性準則判斷識別結果的準確性；S4、判斷識別結果是否連續5階保持一致性；S5、通過重構耦合系統的連續狀態矩陣檢測結構和TLD對應的模態參數；S6、通過結構和TLD的動力特性參數對系統減振性能進行評價。本發明方法避免了對功率譜進行預先假設的問題，而且不需要測量安裝TLD之前的結構振動響應，只需要重構耦合系統的狀態空間模型即可對系統動力特性參數進行檢測。

技術領域

本發明屬于結構振動控制技術領域，具體涉及一種結構-TLD系統的子系統動力特性檢測方法。

背景技術

隨著城市發展和技術進步，超高層建筑的數量和高度都在迅速增長，風振舒適度已納入規范成為超高層建筑設計的主要控制指標之一。調諧液體阻尼器(TLD)作為一種被動減振器，由于性價比高、改造和維護簡便，尤其還可兼做消防水箱，一直以來都受到風工程人員和結構工程師的關注和重視。

在實際工程中影響超高層建筑減振效果的主要因素包括結構和TLD的有效質量比、頻率以及阻尼比。超高層建筑與TLD耦合振動過程中，結構的固有頻率和模態阻尼比會隨著振動響應幅值的變化而變化，這給TLD的調諧控制帶來了很大的挑戰。因此必須準確地識別耦合振動過程中的結構和TLD動力特性參數，才能進行最優頻率和阻尼參數設置，從而達到理想的控制效果。已有的結構-TLD耦合系統性能檢測方法主要有：1、采用隨機減量法、線性擬合法等模態分析工具直接進行參數識別，獲取耦合系統整體的頻率和阻尼比，整體阻尼比減去相同風速風向下結構未受控時的阻尼比，得到TLD有效阻尼比，從而評價系統的減振效果。2、采用盲源分離法、小波變換法等解耦工具先獲取耦合信號的振型，然后對模態響應信號進行參數識別，得到系統的模態參數后逆推得到結構和TLD各自的動力特性。

以上方法中，方法1直接識別只能得到整體的頻率和阻尼比，如果要獲取TLD有效阻尼比，則必須測量安裝TLD之前的結構振動響應，但是由于風荷載的不確定性和不可重復性，以及受控結構模態參數的時變特性，難以滿足相同風速風向的條件；方法2在小阻尼比時解耦效果較為理想，但大阻尼比時往往不能充分解耦，而且此時的功率譜不滿足線性擬合假設，采用常規識別方法無法得到準確的動力特性參數。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提出一種結構-TLD系統的子系統動力特性檢測方法，方法避免了對功率譜進行預先假設的問題，而且不需要測量安裝TLD之前的結構振動響應，只需要重構耦合系統的狀態空間模型即可對系統動力特性參數進行檢測。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種結構-TLD系統的子系統動力特性檢測方法，包括以下步驟：

S1、測量高層建筑和TLD耦合振動響應，實時記錄耦合振動信號；

S2、由耦合信號構造Hankel矩陣從而計算Toeplitz矩陣；

S3、由Toeplitz矩陣識別耦合系統的模態參數并由穩定性準則判斷識別結果的準確性；

S4、判斷識別結果是否連續5階保持一致性；

S5、通過重構耦合系統的連續狀態矩陣檢測結構和TLD對應的模態參數；

S6、通過結構和TLD的動力特性參數對系統減振性能進行評價。

進一步的，步驟S1具體為：

在高層建筑安裝加速度儀檢測樓層風振加速度信號，在TLD內部安裝波高計檢測液面振動信號，采集耦合振動信號；

耦合數據包括TLD所在樓層的結構加速度響應和TLD液面波高響應。