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郭丽娜等：基于时域方法的结构状态评估 53 基于时域方法的结构状态评估 郭丽娜 ， 郭亚军 (1．哈尔滨-r~l,大学建筑设计研究院。 哈尔滨 150090； 2．齐齐哈尔龙铁建筑安装股份有限公司。 黑龙江 齐齐哈尔 161000) 【摘 要】 应用两阶段识别方法，对结构状态进行评估。第一阶段，利用结构不完备测量信息，对结构外荷 载进行识别，基于识别的外荷载重构结构时程信息。第二阶段，利用测量时程和重构时程，基于时域灵敏度方法， 对结构损伤识别。应用 IIRS模型缩聚方法，将8层砌体结构缩聚成8个 自由度的剪切型模型。在数值仿真计算 中，基于砌体结构的不完备地震时程响应记录，对地震荷载进行识别，并对结构损伤状况进行评估。结果证明，即 使在有噪声的情况下，提出的结构状态方法依然能够很好的重构结构响应，并能识别地震荷载和结构损伤程度、 位置，较好的计算出损伤程度。 【关键词】 灵敏度方法；结构荷载识别；结构参数识别；L—cum 方法；参数分析 【中图分类号】TU393．3 文【献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2011)07—0053一o3 结构损伤识别通过对比结构损伤前后的模态信息，如 其中，状态向量z=X【】， 振型、频率、模态应变能、模态柔度矩阵等 ，可以求解结构损 伤位置和损伤程度；利用结构损伤前后的时程信息，同样可 以找到结构的损伤位置和损伤大小 l【j。但是和频域方法相 A=L一一【一一一一一一CcJ】，曰=L【一一J】 比，结构损伤识别的时域方法往往需要更少的数据。例如 ， Y为r．／qx1的观测向量 ，可表示为结构速度、位移、加速 时域的损伤识别方法仅仅需要200—300个离散点的信息就 度的线性组合。利用一阶离散化，方程 (2)可改写为离散状 可以发现结构的损伤位置和程度，而这些信息对于频域的 态空间方程，如方程(3)和(4)所示。 损伤识别方法是远远不够的。因此，在结构建成并安装结 (+1)=A。z()+B。(一MCXs+L·F(j)) (3) 构健康监测系统时，可以通过频域方法和大量的环境激励 信息，对结构参数进行迭代修正，从而得到较为精确的结构 y(J)=Rz(j)+D(～ +L ·F(j)) 模型。结构状态评估的时域方法需要的信息量少，能够满 (=1，2，…，JIv) (4) 足快速评估的需求，对于极端荷载作用下的结构模型的在 上标 D表示离散结构系统；Ⅳ为结构采样点个数。 线快速修正有极大优势。近几年 ，Hansen，L·K ·等人提出 2 基于状态空间的结构荷载识别 了新的正则化迭代方法，此方法在一定范围内对结构参数 输出向量，，(_)『可以表示为外荷载激励F(k)，(k=0，1， 进行优化 ，得到一定范围内的结构参数识别最优解 。最 … J)和地面加速度 的函数，方程(3)和(4)可表示为： 后通过IIP,S方法，将八层框砌体结构缩聚成 8自由度的剪 切型模型，利用模型不完备地震响应时程，识别地震荷载大 y(JI)=∑ (一MGXs(j一．j})+L·，(卜．j})) (5) 小和评估结构损伤位置及程度。通过对比，算例验证 了两 其中，％=D， =RA墨曰。方程(5)中的Markov参数 阶段法的准确性和工程适用性。在测量加速度响应有噪声 对于既定的结构系统为常数，这个参数经常用于线性结 的情况下，此方法仍能得到较为准确的损伤识别结果。 构系统的参数识别和评估。 1 结构体系的动力学方程及状态空间方程 对于既定的结构，