某居民楼模态测试分析
引言
随着经济社会的发展, 轨道交通已成为我国大中型城市快速发展的一个领域。它具有快速、方便、高效、低消耗等诸多的优点,是大中型城市交通集约发展的一个方向[1]。地铁是位于地下的大型轨道交通工程,它在隧道内引起的振动传播距离远,影响范围广,因而地铁在给人们生活带来便捷的同时,对临近建筑物,特别是对居民楼的振动可能会是影响居民正常生活的关键问题,因此,在不能更改路线的前提下,横穿居民楼,必须采取有效的减振措施,防止因轨道横穿带来的振动和噪声影响。
模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法,是结构动态设计、减振降噪、振动控制的基础。模态参数是决定结构动力特性的主要参数,传统的试验模态分析是基于频响函数的测量展开的,但是,在许多实际工程中,激励的施加是困难的或人工激励代价高昂或对结构具有破坏性,这时,可以通过环境模态进行模态参数识别。环境激励下的模态参数识别与传统分析方法相比,具有无需实施人工激励、节省测试时间和费用、安全性好等优点[2]。
本文应用环境模态测试技术,对一栋地铁轨道要横穿其下高层居民楼进行了水平方向的模态测试,获得了该楼的模态参数。
试验设备
1)DASP V10专业版数据采集与信号处理软件
2)DASP 模态分析软件
3)INV3020C型24位智能信号采集处理分析仪
4)891-2型速度传感器
5)941B型速度传感器
试验仪器实物照片 模态测试
3.1、试验概述
该楼为17层高的居民楼(不包括1层地下室),竣工时间为2004年,每层共4户,共用一条走廊和一个电梯间,楼层截面户型如图3所示。该居民楼为17层钢筋混凝土结构,采用900厚筏板基础,基础埋深约为地表下4米。规划的地铁轨道垂直下穿此建筑物,竖向净距约为16.5米。对于楼房结构,其垂直向的模态振型表现为楼层间的伸缩,意义不大,楼房类似于直立的悬臂结构,而悬臂结构考虑横向,一般不考虑轴向,因此在这只考虑测量模态垂直向的固有频率,不作垂直方向的模态测试。那么,此次模态测试只考虑楼房两个水平方向的弯曲和扭转模态。
3.2、测点分布
略
3.3、模态分析
通过时域法模态分析可以确定结构的前7阶模态,包括x,y方向的弯曲模态和扭转模态。最终的分析得出的结构模态频率、阻尼和振型。模态振型三视图,如图如示。
第一阶振型图
第二阶振型图
第三阶振型图
第四阶振型图
第五阶振型图
第六阶振型图
第七阶振型图
结论
本文利用天然脉动对居民楼进行了环境模态测试,在20Hz以下取得了很好的效果,这也说明了在此居民楼中,天然脉动的能量主要位于低频段。