福建省地震局隔震大楼模态参数识别及健康评估

论文摘要

福建省防震减灾中心大楼是一栋11层的钢筋混凝土框架-剪力墙体系的隔震建筑。作为一座集地震监测、科研、应急指挥为一体的多功能大楼,必须保证其在地震中的建筑功能不能中断,而且结构中的仪器需要正常运行,是一乙类建筑。大楼在投入运行的8年时间里经历了各种各样不利环境因素的影响,为保证大楼的健康运行,有必要对大楼进行一次健康检测,以此来判断大楼的运行状况。在中心大楼里布设有强震观测台阵,该结构反应台阵自2005年8月投入使用至今,记录了丰富地震记录和脉动记录。本文研究的基本思路是结构若在运行过程中发生损伤,其相关的模态参数会发生变化,根据这一特点,本文选取了2005年至2012年的共8年的地震记录以及2011年2月13日年和2012年10月25日的地脉动记录作为数据处理的对象,分别应用傅里叶变换,小波变换和希尔伯特黄变换识别比较了大楼在不同时期的模态参数,以此来评估大楼的健康状况。根据这一思路本文做了相关研究,主要如下：1、本文简要的介绍了傅里叶变换,小波变换和希尔伯特黄变换这三种方法相关的知识和它们之间的联系和区别,为大楼模态参数识别奠定了理论基础；同时通过一仿真实验具体的比较三种方法在模态参数识别上的可靠性,分析了三种方法之间的优点和不足；2、简要介绍了福建省地震局大楼的台阵布置情况以及记录数据信息的情况；同时利用中心大楼台阵所记录的数据信息,具体的介绍了傅里叶变换,小波变换和希尔伯特黄变换的实现过程。3、对大楼结构台阵观测数据进行处理和分析,识别了大楼在不同时期的模态参数,并比较了它们之间变化,同时应用健康评估的相关理论评价大楼运行状况,得出了大楼经历多年使用仍处在健康运行状态中的结论。最后,对本文的研究工作进行了总结,讨论了今后应该进行和改进的研究工作。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于结构台阵的模态参数识别发展动态简述
• 1.3 模态参数识别方法
• 1.3.1 频域识别方法
• 1.3.2 时域识别方法
• 1.3.3 时频分析方法
• 1.4 模态参数识别方法的国内外发展动态
• 1.5 本文的选题背景及研究目的
• 1.6 本文的研究内容和组织安排
• 第二章 基于傅里叶变换、小波变换和希尔伯特黄变换的模态参数识别
• 2.1 基本原理
• 2.2 基于傅里叶变换的模态参数识别
• 2.2.1 傅里叶变换原理
• 2.2.2 基于傅里叶变换的模态参数识别
• 2.3 基于小波变换的模态参数识别
• 2.3.1 窗函数的定义
• 2.3.2 小波变换原理
• 2.3.3 基于小波变换的模态参数识别
• 2.4 基于希尔伯特黄变换的模态参数识别
• 2.4.1 希尔伯特变换原理
• 2.4.2 单分量信号
• 2.4.3 本征模函数
• 2.4.4 经验模态分解
• 2.4.5 基于希尔伯特黄变换的模态参数识别
• 2.5 三种方法理论上的区别和联系
• 2.6 仿真实验
• 2.6.1 结构频率识别
• 2.6.2 结构阻尼比识别
• 2.6.3 仿真实验结果分析
• 2.7 小结
• 第三章 福建省地震局大楼结构台阵布置和数据处理
• 3.1 台阵布置
• 3.1.1 福建省地震局大楼台阵的布设介绍
• 3.2 数据类型
• 3.3 数据处理
• 3.3.1 基线漂移处理
• 3.3.2 傅里叶变换
• 3.3.3 希尔伯特黄变换
• 3.3.4 小波变换
• 3.4 小结
• 第四章 中心大楼模态参数识别及健康状况评估
• 4.1 数据选取
• 4.2 中心大楼模态参数识别
• 4.2.1 地下室记录分析
• 4.2.2 一层记录分析
• 4.2.3 十二层记录分析
• 4.2.4 传递函数的应用与分析
• 4.2.5 基于大楼结构台阵记录分析小结
• 4.3 大楼健康评估
• 4.3.1 固有频率向量
• 4.3.2 置信准则
• 4.4 小结
• 结论与展望
• 引言
• 本文工作总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历