基于约束等效的背栓式石材幕墙自振频率解及裂缝损伤识别

杨煌涛; 朱元臣; 丛浩楠; 王建民

doi:10.3724/j.gyjzG24083103

基于约束等效的背栓式石材幕墙自振频率解及裂缝损伤识别

doi: 10.3724/j.gyjzG24083103

1. 宁波大学土木工程与地理环境学院, 浙江宁波 315211;
2. 浙江省压力容器与管道安全工程技术研究中心, 浙江宁波 315211

基金项目:

国家自然科学基金项目（51878360）；宁波市重点研发及揭榜挂帅项目（2023Z075）。

详细信息

作者简介:
杨煌涛，硕士研究生，yanghuangtaonbu@163.com。

通讯作者:
王建民，博士，教授，主要从事混凝土材料和结构方向的研究，wangjianmin@nbu.edu.cn。

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出版历程
- 收稿日期: 2024-08-31
- 网络出版日期: 2025-09-12

Constraint-Equivalent-Based Natural Frequency Solutions and Crack Damage Identification for Back-Bolted Stone Curtain Walls

1. School of Civil and Environmental Engineering and Geography Science, Ningbo University, Ningbo 315211, China;
2. Zhejiang Engineering Research Center for the Safety of Pressure Vessel and Pipeline, Ningbo 315211, China

摘要

摘要: 针对背栓式石材幕墙面板所具有的四边外伸、四点局部背栓（面）约束的相对复杂的构造特征，目前没有相关自振频率理论解用以验证数值模拟和指导试验测试分析。综合考虑实际背栓式石材幕墙面板的约束特征，首先简化等效为沿面板某一方向的线性约束，再等同于两端外伸简支梁，最后根据无限自由度振动理论得到两端外伸梁自振频率理论解。背栓式石材幕墙模态试验结果表明：试验值与理论解较为接近，并通过数值模拟进行辅助验证；考虑幕墙面板裂缝缺陷，背栓式石材幕墙面板简化模型的相应自振频率与带裂缝的理论解整体也能得到吻合验证。背栓式石材幕墙面板（包括部分带裂缝的面板）所得到的部分振型自振频率理论解可用于验证模拟分析及试验测试结果。
- 背栓式石材幕墙 /
- 自振频率 /
- 理论解 /
- 数值模拟 /
- 矩形薄板
Abstract: Given the structural complexity of back-bolted stone curtain wall panels — with four cantilevered edges and four-point localized back-anchor constraints — no theoretical natural frequency solution is available to validate numerical simulations or guide experimental test analysis. Considering the actual constraint characteristics of back-bolted stone curtain wall panels， the actual constraint was first simplified as linear constrains along one panel direction， then modeled as a simply-supported beam with overhanging ends， and finally solved for natural frequencies using continuous system vibration theory to obtain the theoretical solution for a double-overhang beam. The modal test results for the back-bolted stone curtain wall panel showed that the experimental frequencies closely matched the theoretical solutions， which were further verified by numerical simulations. In the case where a crack was present inside the panel， the corresponding natural frequencies of the simplified model for the back-bolted stone curtain wall panel were also validated to match well with the theoretical solution for the cracked panel as a whole. The theoretical natural frequencies obtained for the back-bolted stone curtain wall panels （including those with partial cracks） can be used to varify the numerical simulation and experimental test results.
- back-bolted stone curtain wall /
- natural frequency /
- theoretical solution /
- numerical simulation /
- rectangular thin plate

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