[发明专利]一种结构-TLD系统的子系统动力特性检测方法

说明书

本发明公开了一种结构‑TLD系统的子系统动力特性检测方法，方法包括以下步骤：S1、测量高层建筑和TLD耦合振动响应，实时记录耦合振动信号；S2、由耦合信号构造Hankel矩阵从而计算Toeplitz矩阵；S3、由Toeplitz矩阵识别耦合系统的模态参数并由稳定性准则判断识别结果的准确性；S4、判断识别结果是否连续5阶保持一致性；S5、通过重构耦合系统的连续状态矩阵检测结构和TLD对应的模态参数；S6、通过结构和TLD的动力特性参数对系统减振性能进行评价。本发明方法避免了对功率谱进行预先假设的问题，而且不需要测量安装TLD之前的结构振动响应，只需要重构耦合系统的状态空间模型即可对系统动力特性参数进行检测。

技术领域

本发明属于结构振动控制技术领域，具体涉及一种结构-TLD系统的子系统动力特性检测方法。

背景技术

随着城市发展和技术进步，超高层建筑的数量和高度都在迅速增长，风振舒适度已纳入规范成为超高层建筑设计的主要控制指标之一。调谐液体阻尼器(TLD)作为一种被动减振器，由于性价比高、改造和维护简便，尤其还可兼做消防水箱，一直以来都受到风工程人员和结构工程师的关注和重视。

在实际工程中影响超高层建筑减振效果的主要因素包括结构和TLD的有效质量比、频率以及阻尼比。超高层建筑与TLD耦合振动过程中，结构的固有频率和模态阻尼比会随着振动响应幅值的变化而变化，这给TLD的调谐控制带来了很大的挑战。因此必须准确地识别耦合振动过程中的结构和TLD动力特性参数，才能进行最优频率和阻尼参数设置，从而达到理想的控制效果。已有的结构-TLD耦合系统性能检测方法主要有：1、采用随机减量法、线性拟合法等模态分析工具直接进行参数识别，获取耦合系统整体的频率和阻尼比，整体阻尼比减去相同风速风向下结构未受控时的阻尼比，得到TLD有效阻尼比，从而评价系统的减振效果。2、采用盲源分离法、小波变换法等解耦工具先获取耦合信号的振型，然后对模态响应信号进行参数识别，得到系统的模态参数后逆推得到结构和TLD各自的动力特性。

以上方法中，方法1直接识别只能得到整体的频率和阻尼比，如果要获取TLD有效阻尼比，则必须测量安装TLD之前的结构振动响应，但是由于风荷载的不确定性和不可重复性，以及受控结构模态参数的时变特性，难以满足相同风速风向的条件；方法2在小阻尼比时解耦效果较为理想，但大阻尼比时往往不能充分解耦，而且此时的功率谱不满足线性拟合假设，采用常规识别方法无法得到准确的动力特性参数。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种结构-TLD系统的子系统动力特性检测方法，方法避免了对功率谱进行预先假设的问题，而且不需要测量安装TLD之前的结构振动响应，只需要重构耦合系统的状态空间模型即可对系统动力特性参数进行检测。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种结构-TLD系统的子系统动力特性检测方法，包括以下步骤：

S1、测量高层建筑和TLD耦合振动响应，实时记录耦合振动信号；

S2、由耦合信号构造Hankel矩阵从而计算Toeplitz矩阵；

S3、由Toeplitz矩阵识别耦合系统的模态参数并由稳定性准则判断识别结果的准确性；

S4、判断识别结果是否连续5阶保持一致性；

S5、通过重构耦合系统的连续状态矩阵检测结构和TLD对应的模态参数；

S6、通过结构和TLD的动力特性参数对系统减振性能进行评价。

进一步的，步骤S1具体为：

在高层建筑安装加速度仪检测楼层风振加速度信号，在TLD内部安装波高计检测液面振动信号，采集耦合振动信号；

耦合数据包括TLD所在楼层的结构加速度响应和TLD液面波高响应。