建筑框架结构损伤检测方法

摘要

一种建筑框架结构损伤检测方法。首先，对损伤前的框架结构测试，得到结构模态参数(ω0，Φ0)；然后，对损伤后的结构进行测试，并进行模态分析，得到模态参数(ωD，ΦD)；建立一阶模态参数灵敏度方程S1D′＝Δf与二阶模态参数灵敏度方程S1D′+S2D″＝Δf；采用改进后的模态截尾方法来计算一阶和二阶模态参数灵敏度；利用一种基于一阶和二阶灵敏度方程的混合迭代求解方法来求得单元损伤系数Di(i＝1，2，…，n)，达到同时识别整个建筑结构存在的损伤的数量、位置和大小的目的。该方法适用于建筑框架结构的损伤检测，节省了计算工作量，效率高，极大地提高了检测精度。

主权项

一种框架结构损伤检测方法，其步骤如下：(1)在损伤前框架结构的每层安装加速度传感器，在外激励作用下测试结构的时程响应，提取频率和振型数据，得到损伤前的结构模态参数(ω0，Φ0)；(2)对损伤后的结构每层安装加速度传感器进行测试，在外激励作用下测试结构的时程响应并进行模态分析，得到损伤后的结构模态参数(ωD，ΦD)；(3)求得一阶频率灵敏度和二阶频率灵敏度，分别为： ∂ ω r ∂ D i = 1 2 ω r Φ r T ∂ K d ∂ D i Φ r , ∂ 2 ω r ∂ D i ∂ D j = 1 ω r { Φ r T ∂ K d ∂ D i ∂ Φ r ∂ D j - ∂ ω r ∂ D i ∂ ω r ∂ D j } ; (4)在求解模态振型过程中对模态截尾误差进行改进，采用改进后的算法；求得一阶振型灵敏度和二阶振型灵敏度，分别为： ∂ Φ r ∂ D i = Σ s = 1 N α s Φ s , ∂ 2 Φ r ∂ D i ∂ D j = Σ s = 1 N ( α s Σ t = 1 N α t Φ t ) = Σ s = 1 N Σ t = 1 N α s α t Φ t 其中： α s = - 1 2 Φ r T ∂ M ∂ D i Φ r s = r Σ s = 1 N 2 ω s 2 - ω r 2 ω s 2 ( ω s 2 - ω r 2 ) Φ s T ( ω r 2 ∂ M ∂ D i - ∂ K d ∂ D i ) Φ r s ≠ r (5)建立一阶模态参数灵敏度方程S1D′＝Δf与二阶模态参数灵敏度方程S1D′+S2D″＝Δf，其中：Δf为频率与振型差列阵，Di为待求的单元损伤参数构成的列阵，S1为频率及振型对单元损伤参数一阶偏导数构成的矩阵；S2为频率及振型对单元损伤参数二阶偏导数构成的矩阵；(6)采用一阶和二阶灵敏度方程的混合迭代求解方法，求得单元损伤系数Di(i＝1，2，…，n)，达到同时检测整个建筑结构存在的损伤的数量、位置和大小的目的。