LY/T 3218-2020 木结构楼板振动性能测试方法

ICS91.080.20

B60

LY

中华人民共和国林业行业标准

LY/T3218—2020

木结构楼板振动性能测试方法

Testmethodsforfloorvibrationperformanceoftimberstructures

2020-12-29发布2021-06-01实施

国家林业和草原局发布

LY/T3218—2020

木结构楼板振动性能测试方法

1范围

本文件规定了木结构楼板振动性能的术语和定义、试验场所环境条件、测试装置、测试步骤、测试

报告。

本文件适用于搁栅楼板和平板楼板振动性能的实验室或现场测试，不适用于木结构楼板振动舒适度

评价。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2298-2010机械振动、冲击与状态监测词汇（ISO2041:2009，IDT）

GB/T11349.2振动与冲击机械导纳的试验确定第2部分：用激振器作单点平动激励测量（GB/T

11349.2-2006，ISO7626-2：1990，IDT）

JB/T6822压电式加速度传感器

JJF1305线位移传感器校准规范

JJG834动态信号分析仪

3术语和定义

GB/T2298-2010界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

相干函数coherencefunction

频域内响应信号与激励信号之间关系的无量纲度量，描述各频率分量上线性关系，是试验质量的重

要指标之一。

3.2

窗函数windowfunction

为减少频谱能量泄露对信号进行截取处理的截断函数。常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、指数窗。

3.3

阻尼damping

能量随时间或距离的耗散。

3.4

固有频率naturalfrequency

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5.1.1激振器

激振器有电动式激振器、电动液压激振器、压电激振器等类型，用于激发结构的振动，应满足以下

要求：

a)激发的模态测试信号具备充分的信噪比，并且不产生非线性响应；

b)适用的激发振型且频率成分涵盖待测频率。

5.1.2脉冲激励装置

脉冲激励装置可为装有内置力传感器的仪表式力锤，或配备独立力传感器的冲击装置。脉冲激励装

置宜重10kg以上且带橡胶材质的冲击头。

5.1.3力传感器

力传感器使用前根据出厂说明书进行校准，校准过程见GB/T11349.2。力传感器频率响应范围为

0.5Hz～1kHz。

5.2加速度传感器

加速度传感器使用前根据出厂说明书进行校准，校准过程见JB/T6822。加速度传感器频率响应范

围为0.5Hz～1kHz，幅值精度±1dB。

5.3数据采集装置

用于振动信号数据的采集与存储装置，分析记录时间信号并提取所需信息。数据采集装置应配备至

少2个以上模拟输入通道，同时采集激励力信号和木楼板响应信号。采样频率应为待测最高频率的2倍以

上，以捕获楼板待测范围内的固有频率特征，信号分析仪的输出结果应至少包括频响函数和相干函数。

数据采集装置硬件模拟信号采集前端应具有模拟抗混叠滤波器，滤波器截止频率应大于木楼板结构

最高分析频率，且频带外的滤波衰减陡度大于80dB/Oct；采集仪器具有24位以上独立模数转化器（A/D），

最高采用频率大于51.2kHz,满足JJG834动态分析仪A类标准精度。

5.4挠度测试装置

挠度测试装置的精度应为预期挠度的0.3％，校准过程见JJF1305。

6测试步骤

6.1模态测试

6.1.1测试要求

模态测试时激励点和响应测量的位置应选取恰当，确保能获取固有频率、模态阻尼比、模态振型等

模态参数。采用一个固定点和一系列移动点进行频率响应测量，频率响应测量的数量应大于或等于所期

望的模态数。

模态测试步骤应包括激励位置选定、响应测量位置选定、传感器安装、激励测试、测量结果校验以

及模态分析。激励测试可采用激振器或脉冲激励方式。

6.1.2激励位置选定

激励位置应避开所关心模态振型的节点，宜选取楼板宽度的1/6处且在楼板跨度中心附近。

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Δf=SF/N(1)

式中：

Δf——频率分辨率；

SF——采样频率;

N——分析点数，为1024的整数倍。

6.1.6脉冲激励测试

6.1.6.1测量设置

a)监测相干函数，确定楼板频响函数测量的最小次数，宜不少于5次；

b)设置采样频率，采样频率应大于所关心固有频率最大值的2倍以上，且控制频率分辨率不大于

楼板一阶固有频率的1％；

c)对激励信号加矩形窗，瞬态响应信号加指数窗；若时域信号记录末端处的加速度响应信号衰减

到初始值的1％，则无需加指数窗；

d)指数窗会增加测量响应信号的阻尼，应按式（2）进行校正。

*

ζ=ζ-d/ω(2)

rrr

式中：

*

ζ——测量第r阶模态的阻尼；

r

d——所选指数窗的衰减率；

ω——第r阶模态的阻尼频率；

r

ζ——实际阻尼。

r

6.1.6.2操作人员对待测楼板的影响

测试时待测楼板上部应无操作人员。如楼板上部有操作人员，应在测试报告中注明。操作人员对待

测楼板频率的影响，可用楼板动力学模型估算，见附录A。

6.1.7测量结果校验

采用相干函数进行校验。相干函数的取值应在0～1之间，一般大于0.8。当相干函数较低时，应查

明原因，采取措施提高。

楼板测试结束后，互换激励点和响应点进行互易性检查，再对楼板进行模态测试。将频响函数测量

结果与之前获得的测试结果进行比对，如存在差异，表明传感器安装不当或存在非线性信号。

6.1.8模态分析

从频响函数提取楼板的固有频率、模态阻尼比和模态振型。如待测楼板上部有操作人员，从频响函

数中提取楼板的固有频率参照附录A的估算结果。

6.2静载挠度测试

6.2.1测试要求

静载挠度可从楼板下部或上部进行测量，具体取决于楼板的构造细节。对于测试楼板上铺装有软质

面层或装饰面层，应从楼板下部测试，测量面应在楼板搁栅或平板的底部。

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图3静载挠度上部测量示意图

6.2.3施加载荷

采用试验机、恒定质量重物或人施加集中荷载，挠度测量结束后应立即测量重物或人员的质量。

6.2.4数据记录

如获取楼板中心的挠度，应在楼板中心施加荷载，并记录荷载施加后的挠度。如采用恒定质量重物

或人员，应保证楼板变形在弹性范围，按照荷载-挠度线性关系确定指定荷载的挠度。

如获取集中载荷下楼板挠度的分布，宜在楼板中心施加荷载。如楼板为搁栅结构，测量每根搁栅跨

中的挠度；如楼板为重型板状结构，测量每块板中心的挠度。亦可通过在每根搁栅跨中或每块板中心依

次施加荷载，测量楼板中心的挠度。

7试验报告

试验报告内容应包括：

a)标准名称和编号；

b)测试实验室、机构或组织；

c)楼板信息：

1)测试地点；

2)楼板构造细节；

3)测试场所的环境条件，

4)其他信息，如楼板上方是否有人、家具、内隔墙等，如果有内隔墙，应记录内隔墙的构造

细节、位置以及与楼板的连接方式；

5)测试楼板平面图，包括搁栅或厚板、内隔墙、支撑的位置及楼板尺寸；

d)模态测试信息：

1)激励方式；

2)如测试楼板上有操作人员，记录操作人员体重；

3)测试平面图，包括激励位置和传感器位置，如测试楼板上有操作人员，记录操作人员位置；

4)测量设置，包括平均次数、频率范围和分辨率以及用于时域信号的窗函数类型；

5)响应传感器的类型、型号、尺寸、重量、频率范围、灵敏度；

6)传感器安装方法；

7)激励装置信息，包括类型、型号、尺寸、校准系数、负载和安装方法；

e)模态分析软件的名称及厂商；

f)模态参数：

1)固有频率和模态阻尼比；

2)模态振型图；

3)频响函数图和相干函数图；

g)静载挠度测试：

1)加载方法、荷载大小和位置；

2)挠度测量装置的类型、规格和位置。

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