一种框架结构层间侧移刚度获取方法及其测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种框架结构层间侧移刚度获取方法及其测量装置。框架结构层间侧移刚度获取方法，通过将激振器、力传感器和加速度传感器来分别测得未增加附加质量块时和增加附加质量块时的激振力和加速度的时程信息，进而根据频响函数来对应获得基础特征频率ω1和附加特征频率ω2；通过获取的基础特征频率ω1和附加特征频率ω2来计算获得所述单自由度动力系统的质量m1，m1不受激振器的影响，然后带入到单自由度特征方程得到对应单层框架的层间侧移刚度k

【技术实现步骤摘要】
一种框架结构层间侧移刚度获取方法及其测量装置


[0001]本专利技术涉及框架结构层间侧移刚度获取
，特别是一种框架结构层间侧移刚度获取方法及其测量装置。

技术介绍

[0002]目前的框架结构层间侧移刚度的测量方法往往是采用静载的方式进行，如图1所示，需要竖向设置的参考架1，参考架1位于框架结构的左侧侧面，框架结构可能包括很多层，每层具有一个框架楼板3和位于框架楼板3下方的至少四根框架楼柱4，参考架1上对应每一层的框架楼板3设置有位移计2，位移计2连接框架楼板3的左侧，位于最顶层的框架楼板3右侧拉设有钢丝绳5，钢丝绳5具有水平段和竖直段，竖直段末端具有校准质量块6，采用静载的方式测量框架结构层间侧移刚度时，期间需要保证顶层悬挂校准质量块6的钢丝绳5的水平段保持水平状态，同时需要在各层安装位移计2用于读取各层相对于参考面的位移值，因此存在：
[0003]1、难以保证悬挂校准质量块6的钢丝绳5的水平段保持完全水平，由于安装误差，不可避免存在未知的竖向力分量，因此无法得到准确的水平荷载；
[0004]2、位移计2的架设难以保证完全的水平状态，因此难以知道准确的水平位移，另外识别结果对位移计2的精度要求较高；
[0005]3、随着待测量框架结构的层数增加，需要的位移计2的数量也会随之增加，因此测量成本明显增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：针对现有技术采用静载的方式进行框架结构层间侧移刚度的测量的方式，难以保持钢丝绳的水平段的水平使得无法得到准确的水平荷载，以及难以保持位移计的架设水平致使无法得到准确的水平位移，存在框架结构层间侧移刚度的获取准确度不高的问题，提供一种框架结构层间侧移刚度获取方法及其测量装置。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]一种框架结构层间侧移刚度获取方法，所述框架结构包括单层框架，所述单层框架的层间侧移刚度获取方法包括以下步骤：
[0009]S1、将所述单层框架固定于第一固定结构，并将激振器、力传感器和加速度传感器分别连接所述单层框架的框架楼板构成单自由度动力系统；其中，所述单层框架包括所述框架楼板和至少四根框架楼柱，所有所述框架楼柱支撑于所述框架楼板下方；
[0010]S2、在所述单层框架上未增加附加质量块时，通过所述激振器激振所述单层框架，同时所述力传感器实时记录所述单层框架的基础激振力，所述加速度传感器实时记录所述单层框架基础加速度；依据所述基础激振力和所述基础加速度的时程信息计算所述单自由度动力系统的体系频响函数来获得基础特征频率ω1；
[0011]在所述单层框架上增加附加质量块时，通过所述激振器激振所述单层框架，同时
所述力传感器实时记录所述单层框架的附加质量激振力，所述加速度传感器实时记录所述单层框架的附加质量加速度；依据所述附加质量激振力和所述附加质量加速度的时程信息计算所述单自由度附加动力系统的体系频响函数来获得附加特征频率ω2；
[0012]S3、根据公式一计算获得所述单自由度动力系统的质量m1，公式一为：式中，m0为所述附加质量块的质量；
[0013]S4、根据公式二或公式三计算获得所述单层框架的层间侧移刚度k
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，公式二为：公式三为
[0014]本方案中，第一固定结构可以是地面等，也可以是能够保持固定的结构件，比如固定的钢板等。单层框架的框架楼柱的数量至少四根，比如四根框架楼柱呈矩形分布于框架楼板的正下方，对框架楼板进行支撑，框架楼板与其底部的框架楼柱需要形成固定连接，但可以存在采用可拆卸连接的方式；其中，单层框架的框架楼柱的数量还可以为6根、8根等。将单层框架固定于第一固定结构，用于保证单层框架的稳定，以便后续能够通过激振器激振，激振力的方向应当在水平向具有分量。将激振器、力传感器和加速度传感器分别连接所述单层框架的框架楼板构成单自由度动力系统，能够用于测量在激振器在持续激振单层框架时，通过加速度传感器实时记录所述单层框架的加速度的时程信息，通过力传感器实时记录所述单层框架的激振力的加速度的时程信息。
[0015]本方案中，进行了两组对照测量，一组是在单层框架上未增加附加质量块时的测量，由单层框架、激振器、力传感器和加速度传感器组成单自由度动力系统，且加速度传感器测量的是在单层框架上未增加附加质量块时的基础加速度，力传感器测量的是在单层框架上未增加附加质量块时的基础激振力，而依据所述基础激振力和所述基础加速度的时程信息计算所述单自由度动力系统的体系频响函数来获得基础特征频率ω1。另一组是在所述单层框架上增加附加质量块时，由单层框架、附加质量块、激振器、力传感器和加速度传感器组成单自由度附加动力系统，加速度传感器测量的是在所述单层框架上增加附加质量块时的附加质量加速度，力传感器测量的是在所述单层框架上增加附加质量块时的附加质量激振力，附加质量加速度和附加质量激振力分别是指增加附加质量块后测量的加速度和激振力，依据所述附加质量激振力和所述附加质量加速度的时程信息计算所述单自由度附加动力系统的体系频响函数来获得附加特征频率ω2。
[0016]因为激振器的存在，使得难以直接测量在单层框架上未增加附加质量块时的单自由度动力系统的质量m1，故采用两组对照测量的方式，可以通过获取的基础特征频率ω1和附加特征频率ω2并以公式一来计算获得所述单自由度动力系统的质量m1，公式一是基于单自由度动力系统的单自由度特征方程的公式二和单自由度附加动力系统的单自由度特征方程的公式三获得的，因为每个单层框架的层间侧移刚度k
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在两组对照测量过程中不变，这样获得m1是准确的。而取得m1取值后，可以带入到公式二或公式三得到对应单层框架的层间侧移刚度k
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，这种获取层间侧移刚度k
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的方式，即使测量的加速度和激振力等中间数据不是准确的，但两组对照测量之间的关系是确定的，即激振器、力传感器和加速度传感器是否相对单层框架水平布置不会影响层间侧移刚度k
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的获取准确度，故无需像现有技术一样考虑钢丝绳的水平段的水平精度、位移计的架设水平精度等，安装、测量等均会更加简单方便，且最终获得层间侧移刚度k
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均会更加的准确可靠。
[0017]优选的，所述框架结构包括多层框架，在步骤S1之前，还包括S0：将所述多层框架拆解为若干个所述单层框架，
[0018]每个所述单层框架的所述层间侧移刚度k
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均采用步骤S1
‑
S4获取。
[0019]当框架结构包括多层框架时，通过将多层框架拆解为若干个所述单层框架，可以通过上述方案对每个所述单层框架的所述层间侧移刚度k
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分别进行测量后计算获取，能够避免存在识别误差积累问题，使得可以完成对任意高度的多层框架的每层单层框架的层间侧移刚度k
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精确测量，且测量方式更加简单方便。
[0020]优选的，采用同一所述激振器、所述力传感器和所述加速度传感器先本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种框架结构层间侧移刚度获取方法，其特征在于，所述框架结构包括单层框架，所述单层框架的层间侧移刚度获取方法包括以下步骤：S1、将所述单层框架固定于第一固定结构(13)，并将激振器(7)、力传感器(8)和加速度传感器(10)分别连接所述单层框架的框架楼板(9)构成单自由度动力系统；其中，所述单层框架包括所述框架楼板(9)和至少四根框架楼柱(11)，所有所述框架楼柱(11)支撑于所述框架楼板(9)下方；S2、在所述单层框架上未增加附加质量块(12)时，通过所述激振器(7)激振所述单层框架，同时所述力传感器(8)实时记录所述单层框架的基础激振力，所述加速度传感器(10)实时记录所述单层框架的基础加速度；依据所述基础激振力和所述基础加速度的时程信息计算所述单自由度动力系统的体系频响函数来获得基础特征频率ω1；在所述单层框架上增加附加质量块(12)时，通过所述激振器(7)激振所述单层框架，同时所述力传感器(8)实时记录所述单层框架的附加质量激振力，所述加速度传感器(10)实时记录所述单层框架的附加质量加速度；依据所述附加质量激振力和所述附加质量加速度的时程信息计算所述单自由度附加动力系统的体系频响函数来获得附加特征频率ω2；S3、根据公式一计算获得所述单自由度动力系统的质量m1，公式一为：式中，m0为所述附加质量块(12)的质量；S4、根据公式二或公式三计算获得所述单层框架的层间侧移刚度k
i
，公式二为：公式三为2.根据权利要求1所述的框架结构层间侧移刚度获取方法，其特征在于，所述框架结构包括多层框架，在步骤S1之前，还包括S0：将所述多层框架拆解为若干个所述单层框架，每个所述单层框架的所述层间侧移刚度k
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均采用步骤S1
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S4获取。3.根据权利要求2所述的框架结构层间侧移刚度获取方法，其特征在于，采用同一所述激振器(7)、所述力传感器(8)和所述加速度传感器(10)先后获取所有所述单层框架的所述层间侧移刚度k
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。4.根据权利要求3所述的框架结构层间侧移刚度获取方法，其特征在于，所述激振器(7)、所述力传感器(8)和所述加速度传感器(10)均可拆卸连接所述单层框架的框架楼板(9)；或，所述框架楼板(9)和对应的所有所述框架楼柱(11)可拆卸连接，前一层所述单层框架的所有所述框架楼柱(11)与所述第一固定结构(13)可拆卸连接，当测试完前一层所述单层框架的基础激振力的时程信息、基础加速度的时程信息、附加质量激振力的时程...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺佳，张肖雄，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：