本文件涉及計算機，尤其涉及一種基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著城市化進程的加快，超高層建筑數(shù)量激增，超高層建筑的地震安全風(fēng)險值得關(guān)注。國內(nèi)外均發(fā)生過高層建筑在地震作用下破壞的情況，高層建筑也可能因其他荷載導(dǎo)致樓面振幅過大而引起居民恐慌。國內(nèi)外基于環(huán)境激勵和地震數(shù)據(jù)進行建筑結(jié)構(gòu)的模態(tài)識別一直是研究的熱點。

2、自振周期可以從質(zhì)量和剛度矩陣計算出來，但是通過有限元等方法和通過實際結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)測試識別的結(jié)果常有較大差異，通常實測結(jié)果更為準(zhǔn)確可靠。在現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)建筑物歷史地震數(shù)據(jù)，給出了建筑物基本周期的經(jīng)驗公式。利用峰值拾取法、半功率點法、時域的協(xié)方差驅(qū)動的隨機子空間和數(shù)據(jù)驅(qū)動的隨機子空間方法、地震干涉法識別建筑的模態(tài)，識別加利福尼亞地震中洛杉磯一棟52層的超高層建筑的一階自振頻率。此外，現(xiàn)有技術(shù)中還利用地震中某高層建筑的地震觀測數(shù)據(jù)，采用功率譜法和復(fù)模態(tài)指數(shù)函數(shù)法進行了模態(tài)識別。并且，還對大樓的抗力鋼框架的動態(tài)特性測量，發(fā)現(xiàn)地震作用下測得的結(jié)構(gòu)的自振周期大于環(huán)境激勵下的自振周期。

3、基于結(jié)構(gòu)臺陣實測的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)得到的阻尼被認(rèn)為是最可靠的獲取阻尼比的方法?，F(xiàn)有技術(shù)中，基于地震工程研究所在一座四層混凝土建筑上進行的一系列振動試驗得出結(jié)論：“根據(jù)有限的證據(jù)，似乎可以建立一個約為臨界阻尼的5％的最低值作為傳統(tǒng)建筑適用的阻尼比”，這一結(jié)果至今仍然被大多數(shù)規(guī)范所采用。此外，基于環(huán)境振動數(shù)據(jù)，利用功率譜法和半功率點法識別了16棟高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比均在5％附近。還研究了在地震中受到影響的建筑物的一階阻尼比，指出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比取值為5％是合適的。此外，還采用era結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識方法，識別出超高層建筑的阻尼比在0.7-3.4％的范圍內(nèi)?；跉v史地震數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)阻尼比隨建筑高度增加而減小，達到低于2.5％的數(shù)值，發(fā)現(xiàn)屋頂峰值位移比和識別的基頻阻尼比之間沒有統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法及裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題。

2、本發(fā)明提供一種基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法，包括：

3、基于典型超高層建筑臺陣，獲取強震動監(jiān)測臺陣的加速度記錄，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到預(yù)處理后的加速度時程，基于所述加速度時程進行結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析，得到加速度反應(yīng)、速度反應(yīng)以及位移反應(yīng)，利用時峰值拾取法和頻域的隨機子空間法進行模態(tài)識別技術(shù)分析得到相互驗證的結(jié)構(gòu)一階周期，得到驗證后的模態(tài)識別方法；

4、基于周期經(jīng)驗公式，對所述典型超高層建筑臺陣進行一階周期經(jīng)驗公式擬合分析，并修訂超高層建筑一階周期經(jīng)驗公式；

5、利用驗證后的模態(tài)識別方法得到每棟樓的阻尼比，將建筑的高度、長寬比、一階自振周期、結(jié)構(gòu)材料、橫向荷載抗力系數(shù)和振動幅度參數(shù)作為影響因素，對阻尼比和所述影響因素分別做回歸分析，分析不同參數(shù)對阻尼的影響。

6、本發(fā)明提供一種基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化裝置，包括：

7、處理驗證模塊，用于基于典型超高層建筑臺陣，獲取強震動監(jiān)測臺陣的加速度記錄，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到預(yù)處理后的加速度時程，基于所述加速度時程進行結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析，得到加速度反應(yīng)、速度反應(yīng)以及位移反應(yīng)，利用時峰值拾取法和頻域的隨機子空間法進行模態(tài)識別技術(shù)分析得到相互驗證的結(jié)構(gòu)一階周期，得到驗證后的模態(tài)識別方法；

8、分析修訂模塊，用于基于周期經(jīng)驗公式，對所述典型超高層建筑臺陣進行一階周期經(jīng)驗公式擬合分析，并修訂超高層建筑一階周期經(jīng)驗公式；

9、回歸分析模塊，用于利用驗證后的模態(tài)識別方法得到每棟樓的阻尼比，將建筑的高度、長寬比、一階自振周期、結(jié)構(gòu)材料、橫向荷載抗力系數(shù)和振動幅度參數(shù)作為影響因素，對阻尼比和所述影響因素分別做回歸分析，分析不同參數(shù)對阻尼的影響。

10、本發(fā)明實施例還提供一種電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法的步驟。

11、本發(fā)明實施例還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有信息傳遞的實現(xiàn)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法的步驟。

12、采用本發(fā)明實施例，以超高層建筑臺陣的數(shù)據(jù)為研究對象，擬采用強震動數(shù)據(jù)處理、海量數(shù)據(jù)處理和模態(tài)識別等方法，分析超高層建筑結(jié)構(gòu)的自振周期、阻尼比的特征，可為超高層建筑的自振周期和阻尼比的參數(shù)選取提供參考。

技術(shù)特征：

1.一種基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于典型超高層建筑臺陣，獲取強震動監(jiān)測臺陣的加速度記錄，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到預(yù)處理后的加速度時程具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述加速度時程進行結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析，得到加速度反應(yīng)、速度反應(yīng)以及位移反應(yīng)具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用時峰值拾取法和頻域的隨機子空間法進行模態(tài)識別技術(shù)分析得到相互驗證的結(jié)構(gòu)一階周期，得到驗證后的模態(tài)識別方法具體包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于周期經(jīng)驗公式，對所述典型超高層建筑臺陣進行一階周期經(jīng)驗公式擬合分析，并修訂超高層建筑一階周期經(jīng)驗公式具體包括：

6.一種基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化裝置，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述處理驗證模塊具體用于：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述分析修訂模塊具體用于：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5中任一項所述的基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機可讀存儲介質(zhì)上存儲有信息傳遞的實現(xiàn)程序，所述程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至5中任一項所述的基于超高層建筑強震動監(jiān)測臺陣數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本說明書實施例提供了一種結(jié)構(gòu)動力特性分析與優(yōu)化方法及裝置，其中，方法包括：獲取強震動監(jiān)測臺陣的加速度記錄，進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，得到預(yù)處理后的加速度時程，進行結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析，得到結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析結(jié)果，利用時峰值拾取法和頻域的隨機子空間法進行模態(tài)識別技術(shù)分析得到相互驗證的結(jié)構(gòu)一階周期，得到驗證后的模態(tài)識別方法；基于周期經(jīng)驗公式，對典型超高層建筑臺陣進行一階周期經(jīng)驗公式擬合分析，并修訂超高層建筑一階周期經(jīng)驗公式；利用驗證后的模態(tài)識別方法得到每棟樓的阻尼比，將建筑的高度、長寬比、一階自振周期、結(jié)構(gòu)材料、橫向荷載抗力系數(shù)和振動幅度參數(shù)作為影響因素，對阻尼比和所述影響因素分別做回歸分析，分析不同參數(shù)對阻尼的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：范濤,楊江,陳玉秀,歐同庚,林強,袁瓊,汪善盛
受保護的技術(shù)使用者：湖北省地震局（中國地震局地震研究所）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30