台风作用下超高层建筑模态参数识别的短时贝叶斯谱密度法及应用

为更加准确地提取台风作用期间超高层建筑结构模态参数的时变特性,基于贝叶斯谱密度模态识别方法,引入短时傅里叶变换时频分析方法,在贝叶斯识别过程中考虑加窗效应影响,提出适用于非平稳激励下结构模态参数识别方法--短时贝叶斯谱密度法(ST-BSDA)。在采用数值模拟验证了该方法可靠性和准确性的基础上,将ST-BSDA用于台风“海高斯”过境期间高度210 m超高层建筑实测数据的模态参数识别,并对风场和结构模态参数取值的不确定性对结构风振响应的影响进行了研究。结果表明:利用ST-BSDA方法识别结果的平均值可以较好地表征结构模态频率、阻尼比的时变特征,其识别精度对荷载激励形式不敏感;台风过境期间,实测建筑结构前两阶自振频率变化率最大可达7.3%,与设计阶段有限元模型计算结果相对误差最大可达20%,阻尼比小于现行规范所建议的2%;相较于2阶模态响应,结构1阶模态响应对风速、风向、自振周期(频率)以及阻尼比的变化更为敏感;根据实测的模态参数结果对结构的风致响应进行重分析,得到的结构峰值加速度和实测结果吻合较好。