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

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。

结论