北京声振联合高新技术研究所
采用双通道动态信号分析仪
频谱分析法测量高层建筑的自振频率
引言
随着建筑事业的迅猛发展,充分利用占地面积的高层建筑层出不穷,由于目前建
筑抗震设计规范所采用的地震力计算理论,主要是基于弹性地震反应谱理论的底
部剪力法和与此相关的振型分解反应谱法,故在确定地震影响系数α值时,需事
先给出自振周期.高层建筑结构自振周期的理论计算有许多方法.但由于建筑物
是一个空间体系,特别是中高层建筑,其振动形式十分复杂.由于其构造各异,
次要结构(如填充墙等)的影响也很大,致使结构刚度、变形等很难精确计算.本
文通过利用双通道动态信号分析仪对一大厦薄壁柱框剪高层建筑的自振频率进
行实测,经功率谱、功率谱密度转换,频谱分析等求得该建筑结构的自振频率.
1 测试方法
脉动法是利用风力及建筑物周围大地环境的微小振动(俗称脉动)作为激励而引
起结构的脉动反应,来测定结构的自振特性,它无需起振设备,又不受结构形式
和大小的限制,易于实现.使用双通道动态信号分析仪、高精度加速度传感器对
大厦的自振频率进行了脉动法测量.
1.1 测试原理与依据
根据随机振动理论,系统的激励与反应之间存在如下关系:
Sy(ω)=|H(jw)|
2
Sx(w) (1)
式中Sy(ω)—结构反应的自功率谱;Sx(ω)—地面脉动的自谱;
|H(jw)|—传递函数或频率响应;
对单质点系线性系统:
式中ω0结构的自振频率;ζ阻尼比:
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由式(3)可见结构脉动反应的功率谱是结构自振特性和地面脉动功率谱的函数.
一般地面脉动的功率谱Sx(ω)除在地面卓越周期处出现峰点外,其余部分比较平
坦.因此由上式可见,当ω=ω0时在结构脉动反应的功率谱上就要出现峰点,这
说明结构反应的功率谱能够反映出结构的自振特性,用功率谱图上的峰值处的共
振频率可以确定结构的自振频率.对于多质点体系和多输入的情况下,可以证明
只要做一些适当的假定,也可以用上述功率峰值法确定建筑物的自振频率,这就
是利用建筑物脉动信号测定自振特性的主要原理与依据.
1.2 测量分组及测点布置
测点布置在该建筑物平面重心附近,即该建筑物的剪力筒附近.测量分东西、南
北向两大组进行,竖向水平振动测点布置在 1,12,17 层.
1.3 测试步骤

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