(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111632183.5 (22)申请日 2021.12.28 (71)申请人 中铁五局集团建 筑工程有限责任公 司 地址 550002 贵州省贵阳市南明区飞机坝 八达巷15号 申请人 中铁五局集团有限公司 　 哈尔滨工业大 学 （深圳） (72)发明人 张良　粟俊富　丁习斌　韦骄原　 张凤亮　董浩　冯磊　刘洋　 敖凌宇　吴边　谷东锴　戴维　 黄满强　苏博　赵谢林　潘家威　 王宇涛　杨波　 (74)专利代理 机构 贵阳中新专利商标事务所 52100 代理人 张行超(51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/27(2020.01) G06N 7/00(2006.01) G06F 111/08(2020.01) (54)发明名称 一种装配式超高层结构施工运营全阶段的 快速结构健康监测方法 (57)摘要 本发明公开了一种装配式超高层结构施工 运营全阶段的快速结构健康监测方法， 包括： 随 工程项目施工进度的推进， 逐步安装 数据采集设 备； 采集施工进程中的结构振动数据并分析； 建 立随工程施工进度的结构 有限元模 型； 根据结构 实测模态 参数与计算模型模态 参数的差异， 评估 施工过程中的安全性； 施工结束后根据结构整体 振动数据对 结构有限元模型进行修正； 运营阶段 定期采集结构 振动数据并分析； 将运营阶段的结 构实测模态参数与修正后有 限元模型模态参数 进行对比分析。 本发明能够及时监测整个工程施 工过程中结构状态变化情况， 实现施工过程的快 速安全评估以指导实际施工， 并在结构运营过程 中对结构进行实时安全状态评估以及时发现结 构安全隐患。 权利要求书2页 说明书8页 附图4页 CN 114329714 A 2022.04.12 CN 114329714 A 1.一种装配式超高层结构施工运营全阶段的快速结构健康监测方法， 其特征在于， 包 括以下步骤： (1)随工程项目施工进度的推进， 逐步 安装数据采集设备； (2)由数据采集设备采集施工进程中的结构振动数据， 分析得到施工阶段的结构实测 模态参数； (3)建立随工程施工进度的结构有限元模型， 得到相应的计算模型模态参数； (4)根据结构实测模态参数与计算模型模态参数的差异， 评估施工过程中的安全性， 指 导实际施工过程； (5)结构施工结束后根据结构整体振动数据对结构有限元模型进行修正， 并得到修正 后有限元模型模态参数； (6)在结构运营阶段定期通过数据采集设备采集结构振动数据， 分析得到运营阶段的 结构实测模态参数； (7)将运营阶段的结构实测模态参数与修正后有限元模型模态参数进行对比， 根据结 构实时状态变化及时发现结构安全隐患， 保证结构运营阶段的安全。 2.根据权利要求1所述的快速结构健康监测方法， 其特征在于， 在步骤(1)中， 所述数据 采集设备包括三向加速度传感器及配套数据分析设备， 所述三向加速度传感器随施工进度 安装在结构上。 3.根据权利要求1所述的快速结构健康监测方法， 其特征在于， 所述模态参数包括模态 频率和模态振型。 4.根据权利要求2所述的快速结构健康监测方法， 其特征在于， 在步骤(2)中， 在采集到 结构振动数据后， 采取基于贝叶斯快速傅里叶变换方法的结构模态识别得到施工阶段的结 构实测模态参数。 5.根据权利要求4所述的快速结构健康监测方法， 其特征在于， 所述结构模态识别过程 包括以下步骤： 1)由三向加速度传感器得到结构加速度响应数据； 2)对加速度响应数据进行贝叶斯快速F FT变换得到结构的实测频域信息； 3)根据实测频域信息计算模态参数的后验概 率密度函数； 4)将后验概 率密度函数转换为优化负对数似然函数； 5)设定结构模态参数的初始值， 循环优化负对数似然函数直至收敛， 得到结构实测模 态参数的最可能值； 6)计算优化负对数似然函数其 黑森矩阵及其矩阵的逆， 得到后验协方差矩阵； 7)根据后验协方差矩阵计算模态 识别参数的变异系数； 8)当变异系数处于设定偏差内， 则认为识别参数有效， 将结构实测模态参数中各参数 对应的最可能值作为 实测结构模态参数， 否则重新设定模态振型与模态 频率初始值重新进 行计算， 直至变异参数处于设定偏差内。 6.根据权利要求1所述的快速结构健康监测方法， 其特征在于， 在步骤(5)中， 对结构有 限元模型进行修 正的过程包括以下步骤： 1)选取结构中竖向、 横向构件的弹性模量、 密度参数作为结构有限元模型的待修正参 数；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114329714 A 22)基于贝叶斯公式， 建立待修 正参数与实测样本之间的目标函数； 3)采用基于子步骤的MCMC采样算法得到以待修正参数为目标、 后验概率分布为平稳分 布的马尔科夫链， 最后基于最终子步骤产生的样本点对待修正参数进行估计， 从而得到待 修正参数的最可能值； 4)基于最终平稳分布的马尔科夫链中的有效样本获得待修正参数的最可能值并根据 后验协方差矩阵定量讨论待修 正参数的不确定性； 5)通过计算待修正参数得到的修正参数值带入有限元模型作为结构修正后有限元模 型。 7.根据权利要求6所述的快速结构健康监测方法， 其特征在于， 所述步骤3)包括以下步 骤： 1)MH采样得到初始子步骤样本点； 2)后续子步骤以其前一子步骤的核密度估计作为建议分布； 3)随子步骤的不断进行， 样本空间不断缩小， 最终收敛至平稳分布； 4)对最终子步骤产生的样本点对待修正参数的后验分布进行估计， 得到待修正参数的 最可能值及不确定度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114329714 A 3