本發(fā)明涉及一種基于計算與實測誤差譜一致性的復雜體系振動設計方法，屬于建筑設計領域。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)的工程振動控制，主要針對既有建筑結(jié)構(gòu)開展，而對于擬建建筑結(jié)構(gòu)的振動控制響應和評估，則缺乏有效手段?？偨Y(jié)之，傳統(tǒng)方法的主要缺點有：

(1)建筑結(jié)構(gòu)體系復雜，傳統(tǒng)計算和評估方法主要依賴數(shù)值手段，其計算模型高度簡化，與實際建筑結(jié)構(gòu)相差較大，造成針對擬建建筑結(jié)構(gòu)的振動響應計算不準確。

(2)計算過程繁瑣。傳統(tǒng)方法在計算擬建建筑結(jié)構(gòu)振動響應時，需要建立復雜的數(shù)值模型，此外，為保證精確性，還需反復調(diào)整以優(yōu)化模型，耗時、耗力。

(3)不能快速、有效地對擬建建筑結(jié)構(gòu)進行可研分析。傳統(tǒng)方法在進行振動可研分析時，需要較長的時間周期，不能快速、有效地形成可研報告，以確定是否滿足振動需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于計算與實測誤差譜一致性的復雜體系振動設計方法，其可指導擬建建筑結(jié)構(gòu)的振動控制設計。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種基于計算與實測誤差譜一致性的復雜體系振動設計方法，其解決了成本昂貴、計算過程繁瑣等問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種基于計算與實測誤差譜一致性的復雜體系振動設計方法，包括步驟：1)針對擬建建筑結(jié)構(gòu)，確定振動相似性的既有建筑結(jié)構(gòu)；2)確定既有建筑結(jié)構(gòu)的誤差譜：確定既有建筑結(jié)構(gòu)中的相似振源點以及相似影響對象點，計算振源點、對象點的模擬頻響以確定振源點到對象點的傳遞函數(shù)：振源點、對象點的真實頻響以確定振源點到對象點的真實傳遞函數(shù)確定既有建筑結(jié)構(gòu)的誤差譜：3)利用振動相似的建筑結(jié)構(gòu)的誤差譜一致性，確定待建建筑結(jié)構(gòu)受擾點的真實頻響；根據(jù)振動相似的建筑結(jié)構(gòu)的誤差譜一致性，確定待建建筑結(jié)構(gòu)的誤差譜針對待建建筑結(jié)構(gòu)中的振源點以及擬分析受擾點，計算振源點、受擾點的模擬頻響以確定振源點到受擾點的傳遞函數(shù)振源點的真實頻響由于傳遞函數(shù)關(guān)系有振源點到受擾點的真實傳遞函數(shù)為則受擾點的真實頻響為4)根據(jù)步驟3)的結(jié)果，來進行振動控制設計。

在根據(jù)本發(fā)明所述的一種基于計算與實測誤差譜一致性的復雜體系振動設計方法中，

采用有限元的方法計算既有建筑結(jié)構(gòu)中振源點、對象點的模擬頻響

采用有限元方法計算待建建筑結(jié)構(gòu)振源點、受擾點的模擬頻響

采用掃頻振動測試技術(shù)，得出既有建筑結(jié)構(gòu)中振源點、對象點的真實頻響

采用掃頻振動測試技術(shù)，得出待建建筑結(jié)構(gòu)振源點的真實頻響

本發(fā)明的有益效果：

1)評估擬建建筑結(jié)構(gòu)振動響應，指導振動控制設計。本發(fā)明針對既有建筑結(jié)構(gòu)振動特征，基于相似性原理，評估擬建建筑結(jié)構(gòu)振動響應，對于指導擬建建筑結(jié)構(gòu)的振動控制設計具有重要意義。

2)改善擬建建筑結(jié)構(gòu)的設計、施工和管理。通過對擬建建筑結(jié)構(gòu)的振動響應評估，可以改善擬建建筑結(jié)構(gòu)的設計、施工和管理，以促進擬建結(jié)構(gòu)在實際使用時振動控制水平滿足要求。

3)節(jié)約經(jīng)濟成本。本發(fā)明在擬建建筑結(jié)構(gòu)在建和投入使用過程中，有效地評估其振動響應和振動控制效果，避免了后期出現(xiàn)振動問題、進行結(jié)構(gòu)加固改造以及開展其它振動控制措施，造成較大的負面經(jīng)濟效應。

4)適應現(xiàn)代工程振動控制訴求。本發(fā)明可針對擬建建筑結(jié)構(gòu)，開展其振動響應計算和振動控制評價，克服了傳統(tǒng)方法基于既有建筑結(jié)構(gòu)的被動解決策略，更符合現(xiàn)代工程訴求。

附圖說明

圖1是建筑結(jié)構(gòu)中的振動響應相似圖；

圖2是擬建建筑結(jié)構(gòu)的振動響應計算方法的流程圖。

具體實施方式

為使本的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖進行詳細說明。

如圖1與圖2所示，

擬建建筑結(jié)構(gòu)的振動響應計算方法包括以下步驟：1)針對擬建目標建筑結(jié)構(gòu)，確定振動相似性最優(yōu)的既有建筑結(jié)構(gòu)，建筑結(jié)構(gòu)振動相似性原理中相似性的主要因素有：建筑外形相似、結(jié)構(gòu)設計形式相似、場地特性相似、周圍環(huán)境相似、振源類型相似以及內(nèi)屬設備工藝相似等；其中建筑外形相似指建筑面積，建筑高度，建筑物的層次相似。結(jié)構(gòu)設計形式相似指上部結(jié)構(gòu)設計和基礎設計均相似，上部結(jié)構(gòu)設計包括框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)；根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告、上部結(jié)構(gòu)類型及上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載效應和當?shù)氐氖┕ぜ夹g(shù)水平及材料供應情況確定基礎的形式，材料強度等級，基礎設計一般有淺基礎(如：獨立基礎、條形基礎等)和深基礎(如：樁基)。場地特性相似包括地形地勢、地表植被、景觀資源、排水類型、土壤承載、日照等的相似。周圍環(huán)境相似包括周圍的自然風景、周圍的建筑物群體、周圍的道路交通的設計相似。振源類型相似包括工廠振源、公路交通振源和鐵路振源、建筑施工振源相似。內(nèi)屬設備工藝相似包括通氣、通水、通油管道，通訊、輸電線路，電梯設備等相似。

即針對待建建筑結(jié)構(gòu)中的振源C點以及擬分析受擾點D點，確定既有建筑結(jié)構(gòu)中的相似振源A點以及相似影響對象B點，采用有限元方法計算A點、B點的模擬頻響以確定A點到B點的傳遞函數(shù)接下來，基于掃頻振動測試技術(shù)，得出A點、B點的真實頻響以確定A到B的真實傳遞函數(shù)并定義針對既有建筑結(jié)構(gòu)的“誤差譜”：

中ωi指頻率，下標代表A、B點，上標指模擬頻響；中ωi指頻率，下標代表A、B點，上標指真實頻響。

2)誤差譜一致性原理，即假設振動相似建筑結(jié)構(gòu)的誤差譜一致(或者近似一致)，則有

3)基于誤差譜一致性的擬建建筑結(jié)構(gòu)振動響應的計算方法如下，針對擬建建筑結(jié)構(gòu)，采用有限元的方法計算C點、D點的模擬頻響以確定C點到D點的傳遞函數(shù)并基于實際振動測試技術(shù)，得出C點的真實頻響由于傳遞函數(shù)關(guān)系有C到D的真實傳遞函數(shù)為則D點的真實頻響為

中ωi指頻率，下標代表C、D點，上標指模擬頻響；中ωi指頻率，下標代表C點，上標指真實頻響。

4)根據(jù)步驟3)的結(jié)果，來進行振動控制設計。

本領域技術(shù)人員可以結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)采用有限元的方法計算得到A、B、C、D點的模擬頻響。

有限元分析是利用近似數(shù)學的方法對真實物理系統(tǒng)(幾何和載荷工況)進行模擬，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無限未知量的真實系統(tǒng)。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互連子域組成，對每一單元假定一個合適的(較簡單的)近似解，然后推導求解這個域總的滿足條件(如結(jié)構(gòu)的平衡條件)，從而得到問題的解。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。由于大多數(shù)實際問題難以得到準確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應各種復雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。

有限元是那些集合在一起能夠表示實際連續(xù)域的離散單元，例如用多邊形(有限個直線單元)逼近圓來求得圓的周長。

本領域技術(shù)人員可以結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)采用掃頻振動的方法得到A、B、C點的真實頻響。

掃頻振動是指用一個連續(xù)變化但不間斷的頻率進行振動的測試方法，本發(fā)明中可采用1Hz、2Hz、3Hz….100Hz的頻率進行振動測試求值。

雖然本發(fā)明所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本發(fā)明的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。