建筑工程检测鉴定中动力特性测试技术的应用分析

建筑工程检测鉴定中动力特性测试技术的应用分析

彭亮

武汉博理建筑工程质量检测有限公司   湖北武汉  430200

摘 要：通常，建筑的动力特性依赖于其本身的内在特征，然后通过利用某些相关理论进行计算后简化而得，所以根本无法真实地反映建筑的固有特性。然而，在对建筑结构进行动力特性测试时，除了要进行理论分析外，还应考虑边界条件、施工影响因素和连接结构等因素。通过对有关指标的试验和分析，确保建筑物检验和评估结果更加科学和合理，促使建筑工程项目的正常运行。

关键词：动力特性测试；建筑工程；检测鉴定

建筑物的动态性能即建筑物的自振周期、阻尼比、振型等，建筑物建成后其动态特征并不显著，而建筑物在使用过程中易受外部载荷及外部环境等因素的作用而发生相应的变化。在房屋检验和评估工作中，通过对结构动力特性测试参数进行分析，并通过合理的试验手段，使检验和评估的结论更加可信。

1.动力特性测试技术的应用原理

1.1动力特性理论分析

已有学者将动力特性测试应用于房屋的整体力学行为研究，通过对房屋进行动态特征试验，获得房屋的固有频率，通过与数值模拟对比，检验房屋的真实地震行为。本项目拟采用非线性有限元法和线性弹性理论相结合的方法，建立一种适用于工程实际的抗震性能试验系统。本文以一个典型的住宅为对象，采用三维有限元仿真技术，对住宅进行三维有限元仿真，确定相应的接口及连接方式，并给出相应的施工数据。在此基础上，利用 Midas Civil软件中的特征值分析函数，利用子空间迭代方法进行结构动态性能的研究，得到结构的振动模式、频率和自振周期等动态性能。利用一致性质量原理求出模态，并由该软件实现模态图形的自动绘制。

1.2测试与分析方法

采用DASP-V11型数字信号处理技术，利用微机与振动拾取装置，对建筑结构进行动态性能试验。目前，国内外对建筑物动力特性测试的研究多采用时域分析方法和频域分析方法。在此基础上，提出了一种改进的频率域分析法，即通过对信号的能量进行分解，将信号的能量转化为能量的频谱。与时域法比较，频率域方法具有较高的精度和较好的抗干扰素力，而且在实际工程中无伪模现象，易于实现。因此，采用频率域的方法来辨识建筑物的固有频率。尽管其固有频率、阻尼比和振型等主要参量都可以由数值模拟获得，但试验所得的动态性能依然具有重大的现实意义。在已有工程图纸和工程图纸的情况下，利用有限元法进行结构动力特性的研究是可行的。由于多种因素的作用，目前很难准确测定建筑的材质非均质性、阻尼复杂程度、基础与基础之间的连接刚度等，通过实际工程测量得到建筑的动态性能，从而为建筑工程建设后的动态性能评估奠定了基础。

2.动力特性测试技术在建筑工程检测鉴定中的应用

2.1结构材料测量和结构动力检测

在此基础上，利用数字信号处理技术，对结构进行频率响应，获取结构的阻尼比、振型和自振频率等动态特征参量，并与实测资料进行对比，得到结构的模态图谱。通过对工地的勘测，与图纸进行了比较，确保了建筑的主体布局与图纸相符，零件的尺寸误差在20毫米以内。以一幢住宅为实例，经过调查，发现该住宅北立面的下沉缝处墙出现了裂缝，其成因是由于变形缝处存在缺陷所致。整体住宅的主要结构已基本稳定，未出现不一致的沉陷和裂缝，因此，本住宅的地基不存在明显的静力缺陷，也没有出现构件的空鼓、蜂窝等质量问题。对某住宅建筑结构中的柱基进行了检测，并利用钻孔取心进行了检测。试验表明，在试验过程中，有些测点的混凝土未满足设计指标，且碳化现象严重。本项目拟采用脉动法对住宅中的大型装备进行动态测量，利用 SVSA振动信号获取分析仪与加速度计，分别获取南北方向的平移、水平方向和楼层垂直方向的振动信号。根据《建筑工程》中的有关关系式，得到了一阶自振频率1.786—2.381 Hz之间。由于检测到的振动次数超出了现有的计算方法，而且测量时间很短，因此本试验是比较合理的，整体的结构状况是很好的。试验结果表明，由于设备运转，楼层最大振幅值为0.032毫米，满足了建筑物的抗震规范要求。楼层最大震动加速度实测值为7.71 cm/s，低于建筑容许振幅值，说明本建筑楼层的震动状况较好，在安全限值之内，近期不存在安全隐患。

2.2频率在建筑结构异常振动检测鉴定中应用

由于制造装备在使用过程中会产生一定的振动效应，从而引起建筑物的不正常振动，因此在对此类建筑物进行动态性能的监测和识别时，动态特征测量是必不可少的。当建筑中存在一种振动装置时，其发生不正常的振动主要由以下两个因素引起：一是由于装置的激励频率与结构部件的自振频率相同，从而引起谐振；另外，由于受迫时，由于各部件本身的刚性不够，很可能会产生大幅的振荡。一座厂房的排风塔为两层的钢筋砼框架，楼层上设有多个通风装置，当装置运转时，该楼层会产生较大的振动。在施工过程中，确定了最显著的振感部位，并在此部位设置垂直拾取装置，进行工作时的受迫振动频率试验。测点1具有16.25赫兹的受迫振荡频率；测点2的受迫振动频率是18.25 Hz，由于生产要求，该风机装置无法停止运转，因此在现场无法对该部件的自振频率进行检测，只有根据建筑物的布局及载荷条件，才能对主梁、板、次梁位置的自振频率进行计算，并借助有限元软件进行计算。某些部件的自振频率与受迫频率之比为0.75，最高达1.25，而某些部件的自振频率最高达20.89 Hz，局部次梁自振频率最高达15.85 Hz，某些部件的自振频率与受迫频率之比为0.75，最高达1.25，此谐振区出现了谐振，因此，对风机装备工作过程中出现谐振的部件进行研究，可为后续的检验和评估工作奠定基础。

2.3振型与阻尼比在新型建筑结构性能鉴定中应用

近几年，随着工程建设的迅猛发展，各种类型的新体系层出不穷，其中以有限元法和缩比台实验为主。以一种新颖的钢管砼框架结构为研究对象，通过有关理论，对其进行动态试验，分别是：已完成的主体结构，而填充墙尚未完工的阶段和填充墙完工的两个阶段作为算例，对两阶模态进行计算，发现在无填料的情况下，模态更加丰满，而加填料的情况下，其模态的延性比无填料的情况要好，此时的一阶模态的阻尼比分别为：1.21和1.12。即增大建筑物的减震系数，可改善建筑物的抗震性能。

结束语：

综上所述，探索动力特性测试方法在古建筑保护与监控中的重要性，为未来古建筑的安全性评估和评估提供理论依据。由于生产装备的振动引起的建筑物发生了不正常的振动，因此，利用动态特征测量技术对其进行动力特性测试，发现其产生的机理，进而对其进行科学的治理。

参考文献

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[2]Wu Ti，吴体，Xiao Chengbo，等.动力特性测试技术在建筑工程检测鉴定中的应用[J].全国建筑物鉴定与加固技术委员会，2020(06):134-136.

[3]苏刘.建筑工程检测鉴定中动力特性测试技术的应用[J].建材发展导向, 2023(09):13-15.