大跨度楼盖结构自振频率与人致振动舒适度关系研究

对大跨度楼盖结构的竖向基频与其人致振动响应之间的关系进行了研究。首先基于单人共振模型,给出了楼板人致振动响应的近似计算方法。然后考虑人群荷载在板上均匀分布,得到了各种边界条件下楼板的竖向自振频率与人致振动响应之间的关系。并以长沙南站高架候车层49m大跨度楼盖结构为例,通过调整支撑桁架的高跨比,得到了不同自振频率下楼盖结构的人致振动响应,并给出了满足舒适度要求的楼板竖向自振基频的限值。结果表明:当楼盖结构的竖向自振频率大于3.3Hz时,其人致振动舒适度一般能满足要求;在楼板的人致振动分析中,可根据刚度等效的原则通过增加混凝土板厚来考虑楼板装饰面层等非结构构件对结构动力特性的影响。     

大跨预应力混凝土楼盖结构选型研究

大跨预应力混凝土楼盖结构形式多种多样,不同的楼盖结构,需要选择不同受力性能的结构形式.以郑州国际会展中心展览部分大跨预应力混凝土楼盖为研究对象,分别讨论了主次梁结构、次梁承重结构以及井字梁结构3种结构形式5种不同的结构布置方式,并对其进行了分析计算.针对各结构布置方案的受力特点,通过对5种不同布置方式的预应力筋用量、结构内力以及变形的分析,结果表明,对于此类双向跨度相差不大的结构,井字梁方案较优.该结论为正确选择结构布置方案,优化楼盖结构方案提供依据.     

随机人群运动荷载作用下大跨度连廊的振动响应

基于社会力模型,研究了随机人群运动荷载作用下大跨连廊结构的振动舒适度问题。通过结合交通学领域、生物力学领域对人群运动特性及人体运动参数的统计分析,对随机人群运动进行仿真,得到不同密度工况下,任意行人在任意时刻的步速、落点位置等参数,建立随机人群荷载模型,计算不同工况密度下结构的加速度峰值。研究表明,加速度峰值与行人步速关系很大,随着行人密度增大,行人速度减小,结构加速度响应则先增大后减小。根据得到的结构加速度峰值与行人密度关系曲线,可以找出出现结构振动舒适度问题的行人密度区间。     

某大跨度混凝土连廊舒适度分析

以某工程大跨度混凝土连廊为例,对大跨度混凝土楼盖舒适度的校核与改善进行了分析与研究.在连廊中采用多点调频质量阻尼器(TMD)消能减振系统,对连廊在减振前后各不利工况作用下的动力时程响应进行了数值分析.结果表明:多点调频质量阻尼器消能减振系统对于大跨度混凝土楼盖竖向振动舒适度的改善具有一定效果,可以在类似大跨度混凝土楼盖结构中进行推广.     

多跨人行桥振动均方根加速度响应谱法

针对多跨柔性人行桥在人行走下的振动舒适度验算问题,提出了基于振动均方根加速度响应谱的计算方法.采用具有代表性的实测落足曲线根据Ellingwood方法构造激励函数,对不同跨度、跨度比、阻尼比的多跨人行桥进行了大量的时程分析,将加速度响应作FFT变换得到响应频谱,并按ISO总体频率计权方法,计算得到综合考虑了前3阶振型作用下不同情况的均方根加速度响应谱. 多跨结构响应谱具有相同的谱线形状,选取两跨响应谱作为参考响应谱,结合跨度阻尼修正系数,建立多跨结构响应谱分析方法.分析结果表明,采用不同的落足曲线,在计算结果上会有差异;当基频小于4 Hz时,结构的响应较为显著.该方法可直接用于多跨人行桥的振动舒适性评价     

行人扶梯荷载作用下悬挑楼盖的振动测试与舒适度评价

针对搭接扶梯的悬挑楼盖在行人扶梯荷载作用下容易产生铅垂向振动,以某商业夹层中的悬挑楼盖为对象,通过现场振动测试,研究扶梯运行、行人数量、行走方向及行人运动状态对悬挑楼盖振动响应的影响,依据测试数据,评价悬挑楼盖振动的舒适度及人员感知度。研究结果表明：行人步频是影响悬挑楼盖振动的主要因素,而扶梯运行与否则是次要因素;多人在扶梯上以同一步频双向行走时,对悬挑楼盖产生的振动响应较单向行走时有明显削弱的现象;采用峰值加速度对悬挑楼盖进行舒适度评价,当行人在扶梯上跑动时,悬挑楼盖的振动响应易超出舒适度限值;采用KB（Konstant Beurteilungswerte）值对悬挑楼盖进行感知度评价,当行人相对扶梯静止时,悬挑楼盖的振动不会超出感知度容许值,当行人相对扶梯走动或跑动时,悬挑楼盖的振动则会超出感知度容许值。     

人致振动载荷下楼盖结构的瞬态动力学分析

针对人致振动载荷作用下,楼盖结构出现的振动问题,本文依据有限元分析理论,采用瞬态动力学方法对实际楼盖结构开展了跳跃和屈伸激励下的实验测试和有限元数值分析,得到了傅里叶级数拟合的速度激励函数。将此函数应用于有限元数值分析,对比验证了跳跃和屈伸激励下实际楼盖的瞬态响应,分析了2种激励下的能量传递分布规律。研究表明:实际楼盖在2种激励形式下能量均以复合正弦波形式传播,跳跃激励时整体测点的速度响应表现为明显的拍振现象,而屈伸激励下的速度响应表现为随机响应,2种响应状态从振动形式上反映了2种激励对楼盖结构的作用效果,可以从振动响应角度,为人致振动造成的楼盖危险部位分析提供参考。     

跳跃荷载作用下体育馆大跨预应力次梁楼盖振动模拟分析

以某小学体育馆为工程背景,通过ANSYS建立有限元模型,考虑不同跳跃频率、跳跃人数和跳跃次数的荷载作用,对大跨度预应力混凝土次梁楼盖结构进行竖向振动模拟分析,并进行现场实测,结果表明：修正半正弦平方荷载模型模拟单人跳跃荷载所得分析结果与实测值相对误差为12.98%,比较接近;多人同步跳跃所导致的楼盖竖向振动加速度随人数的增加而增加,近似呈正比关系;考虑多人跳跃难以严格同步,引入倍增因子对跳跃荷载模型进行修正,与实测值验证较为接近。     

大跨度双向现浇空心板变形控制的有限元分析

介绍了大跨双向混凝土现浇空心楼盖的变形控制与工程应用,结合实际工程需要,提出在桂上板带梁施加预应力的方法．通过有限元分析,解决大跨现浇空心楼盖结构变形控制问题,其结论可供进一步推广应用时参考．     

某大跨度悬挂板MTMD 减振控制

大跨度悬挂楼板动力特性复杂,在行人荷载下容产生较大的竖向振动,不能满足舒适度的要求。针对某大跨悬挂板舒适度问题,根据大跨悬挂板的模态特性,设计了多调谐质量阻尼器减振系统的加装位置及参数,并综合考虑了连续行走、连续跑动、连续跳跃和小组结伴行走等不同行人荷载工况。分析结果表明,大跨悬挂板在无控状况下产生了较大的竖向振动响应,其竖向加速度响应超过了舒适度设计限值要求,而在悬挂板1 阶竖向振型最大加速度响应节点1311 位置附近加装MTMD 后,在共振工况下楼板振动最激烈位置减振效果达到43.8% 以上,确保了大跨悬挂板在共振状态下也满足舒适度要求。     

楼板尺寸对振动舒适度影响研究

主要研究楼板尺寸大小对大跨度楼板振动舒适度影响。研究单跨楼板在长宽比和厚度这两个因素影响下振动舒适度变化。分别建立单跨楼板的理论模型和有限元模型,改变楼板尺寸参数,进行模态分析得到自振频率。在自振频率的基础上施加行人荷载,并引入计权加速度arw用于评价不同尺寸的楼板响应。发现在行人荷载作用下楼板长宽比为1时楼板计权加速度响应最大;楼板平面面积越大产生的计权加速度越大;楼板厚度越大产生的计权加速度越大。最后拟合楼板边长与厚度的关系,得到基于结构设计规范的楼板边长和厚度的关系式。     

大跨度楼盖结构在运动荷载下的振动性能

为研究人员运动荷载下大跨度楼盖的振动特性,以内蒙古伊旗全民健身体育中心大跨度张弦梁楼盖体系为背景,采用生物力学测力平台进行人员行走、跑步、跳跃、起立等运动荷载实测和相关分析研究.考虑可能出现的各种运动荷载工况,对大跨度张弦梁楼盖区振动开展有限元分析和现场实测.分析表明:行走、跑步及跳跃荷载工况下,人员动力放大系数分别约为1.2、2.4及4.9,大跨度楼盖在人员运动荷载数值模型激励下,所得有限元分析结果与现场实测竖向加速度峰值及理论计算值吻合较好.     

钢桁架人行天桥的振动实测分析与舒适度评价

对连接2栋建筑净跨度达45 m的某曲线型钢桁架人行天桥展开现场人行振动加速度响应实测,得到了在各种行走和跳跃工况下人行天桥加速度响应的现场实测数据.基于希尔伯特-黄变换,对人行天桥结构的动力特性,包括自振频率和结构阻尼,进行了有效识别.利用有限元软件建立了该人行天桥结构有限元模型,分析天桥结构在行人荷载激励条件下的动力响应.对实测数据和数值分析结果进行比对,数值分析结果基本符合现场实测数据.最后,结合国内外规范对该天桥的人行舒适度进行了合理评价.     

非接触密封失稳振动分析与结构优化

为了提高非接触密封系统的密封稳定性,针对浮动环系统的振动特性,提出基于预应力模态分析和振动测试试验相融合的固有频率漂移优化设计方案.从气膜刚度方程与浮动环系统的振动方程出发,建立气膜刚度稳定性与浮动环系统振动的理论关系式.依据密封设计要求,建立浮动环系统模态分析模型;搭建浮动环系统的振动特性测试平台,多次测试多级离散化操作参数下浮动环系统的轴向振动加速度响应.试验数据显示,当转速为7 000 r/min时,加速度响应出现峰值,与浮动环系统预应力模态分析下的轴向共振模态频率具有较高的吻合度;基于分析及试验结果,对非接触密封浮动环系统提出提高弹簧刚度的优化方案,并进行验证.优化结果表明,浮动环系统的加速度响应峰值得以消除,避免了非接触密封失稳;相对于未优化前,加速度响应幅值有效降低了12%,密封性能更加稳定.     

楼盖振动的有限元分析和振动传递规律

按工业建筑中常用的楼面结构参数设计了楼盖的振动模型,并按楼面结构特点确定了激励作用点.分析了梁板单元划分大小、激励频率分辨率对有限元计算结果的影响,确定了相应的计算方法.最终得到了激励分别作用在横向主梁、纵向主梁和次梁跨中时的楼面传递系数,计算出激励作用在非梁中对传递系数的修正系数为1.44.     

木桁架搁栅楼盖振动性能研究

为了深刻理解木桁架搁栅楼盖振动性能与居住者感受之间的关系,对木桁架搁栅楼盖振动性能进行了试验研究和主观评价。研究发现木桁架搁栅楼盖的基本自振频率、静态挠度和振动加速度等指标与居住者的感受有密切关系;通过在木桁架搁栅楼盖中增加横撑和板条撑等加强附件能显著改善了其振动性能;建议木楼盖减振设计体系中将静态挠度和基本自振频率作为设计指标,而评价体系中除静态挠度和基本自振频率外增加峰值加速度这一评价指标。     

混凝土楼板在人行荷载作用下动态响应的研究

针对人行载荷作用下引起的楼板结构响应舒适度问题,结合国内外关于舒适度理论研究成果及其判定标准,对混凝土楼板的自振频率以及加速度响应进行了理论分析,研究了混凝土板厚、混凝土板跨度、边长比对楼板自振频率及加速度响应的影响,并应用ANSYS有限元软件计算了两种行走路径下楼板的瞬时加速度响应。     

预应力混凝土桥梁模态参数识别方法

目的为探讨基于环境激励下功率谱峰值法对于混凝土桥梁模态参数识别的可行性和方法的有效性．方法对某一预应力混凝土连续梁桥进行了数值仿真分析．借助通用有限元分析软件建立了桥梁的三维实体模型,对模型进行有限元模态分析和时程分析,并借助随机行车荷载模拟环境激励,利用加速度信号、考虑外界白噪声的影响,在仅有输出响应信号的情况下利用功率谱峰值法识别预应力混凝土桥梁的模态参数．结果通过数值仿真分析,得到了结构前六阶模态参数,与有限元模态分析得到的理论模态参数相比较,二者误差平均在5％以内,吻合较好．结论研究表明功率谱峰值法适合于环境激励下桥梁结构的监测、诊断,具有重要的实际工程应用价值．     

列车通过城市轨道交通高架桥对地面振动影响研究

为探究列车通过城市轨道交通高架桥时地面的振动特性及振动传递特性,以某一城市轨道交通高架桥为研究对象,对距离桥墩不同距离处同时进行振动测试,对结果进行频域特性分析,然后采用线性计权及Z计权进行1/3倍频程特性分析,并分析了分别采用这两种计权方式时,特征频率下振动的传递特性,最后进行了等效连续Z振级传递特性分析。结果表明:列车通过城市轨道交通高架桥时,地面的振动加速度主要分布在0~200 Hz频率范围内,且振动加速度峰值主要分布在60~80 Hz频率范围内;在线性计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在频率63 Hz处,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;在Z计权下,地面的振动加速度级全局峰值均出现在50~63 Hz范围内,局部峰值均出现在频率为4 Hz处;振动由桥墩底部沿地面传递过程中,随着与轨道中心线距离的增加,地面振动加速度级不断减小,且衰减速度随距轨道中心线距离的增大而减小。     

地铁列车振动对临近建筑内人体舒适度的影响研究

随着城际轨道交通的迅速发展,列车营运引起的环境振动造成人体的不舒适已成为人们关注的焦点之一.通过对隶属度和振动加速度之间的关系的分析,建立了基于模糊理论的建筑结构内人体舒适度的烦恼率模型.利用隧道--建筑物三维有限元结构模型,并采用车辆轨道系统随机振动荷载时程谱加载,模拟得到了地铁车辆振动引起的建筑物内各层楼板中心点的加速度、速度等振动参数,给出了地铁振动引起的烦恼率曲线,进而得到了地铁列车运营产生的振动相对于人体舒适度参数.