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。     

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。     

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。     

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.     

随机人流荷载作用下各层弱相关钢吊杆悬挂结构人致振动研究

以某各层弱相关的钢吊杆悬挂结构建筑为研究对象,建立基于舒适度评价的精细化有限元模型,同时采用考虑人群行走路径的随机人流荷载,对结构进行人致振动响应计算。结果表明：该结构在人致荷载激励下,振动舒适度超标,应采取相应的减隔振措施;人致荷载的高阶主谐分量会引起结构共振,在结构设计时要注意使基频避开步行荷载的倍频频率。改变建筑功能布局会影响人流行走路径,从而使人流行走路径避开楼板模态振型峰值处,降低人致振动响应,最高可以使振动响应降低21.6%,在设计中可通过改变建筑功能布局的方法,来达到减振的目的。     

大跨预应力混凝土楼盖的双向加速度分布规律及舒适度分析研究

大跨预应力混凝土楼盖刚度低、阻尼小、最小频率接近人走动和跳跃的频率,在人行激励下,很容易不可避免地发生共振,使人产生不舒适感.本文在总结分析楼盖竖向峰值加速度、各控制点的加速度时程曲线在楼面内双向分布的基础上,建立了大跨预应力混凝土楼盖整体结构的有限元分析模型,对选定的楼盖方案在三种人行激励工况下的动力响应进行了分析.同时,通过楼盖内加速度分布曲线,对该方案楼盖的舒适度进行了评估.计算结果表明,加速度基本上是关于楼盖的形心轴对称变化,呈抛物线分布;楼盖的初始状态对楼盖振动的峰值加速度有很大影响,可能导致振动初始阶段楼盖峰值加速度加大,为大跨预应力混凝土楼盖结构舒适度的深入研究及减振隔振设计提供了参考.     

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。     

正六边形蜂窝型空间盒式结构受力性能对比分析

为了研究正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系在大跨度中高层建筑中的受力性能,根据工程实例,运用ANSYS有限元结构分析软件建立了不同平面楼盖结构布置的有限元分析模型,对比研究了正六边形蜂窝型空间盒式结构体系与正交斜放型空间盒式结构体系在竖向静力试验作用下的结构反应,研究了两种不同盒式结构楼盖的最大挠度、自振频率和整体刚度。研究结果表明,在竖向荷载作用下,正六边形蜂窝型空间盒式结构体系呈现三向传力特性,结构性能表现较好。相比正交斜放型空间盒式结构体系,正六边形蜂窝型空间盒式结构体系的楼盖跨中挠度较小,其整体性、稳定性更佳。依据模态分析方法,通过对比两种结构体系的自振频率与周期,得到了正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系的整体抗侧移刚度与空腹夹层板楼盖抗弯刚度均大于正交斜放型空间盒式结构的结论。从经济性层面上比较,得知在相同使用功能要求情况下,正六边形蜂窝型空间盒式楼盖结构体系的用钢量要远小于正交斜放钢混结构盒式结构体系的用钢量,更能节约建造成本。     

结构多维地震激励振动特性研究

将空间框架简化为平面框架,采用平面梁模型,建立结构自由振动的微分方程,采用静力凝聚法消去主副自由度之间的耦合关系,得到平面框架结构体系考虑水平和竖向耦合自由振动的振型和频率。运用时程分析法对结构进行了动力响应计算,得到了与仅考虑水平或竖向地震输入结构不同的地震响应。     

正六边形蜂窝型空腹楼盖混凝土板的有效宽度计算

为便于工程简化计算,将混凝土楼板和下空腹钢结构梁运用刚度等效原则简化为钢结构梁,利用有限元方法分析了正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖和刚度等效钢结构楼盖在竖向荷载作用下的静力特性,通过对比分析,研究了不同混凝土楼板参与宽度的竖向挠度,计算出钢-混凝土组合结构混凝土楼板的有效宽度,并分析得出的混凝土板有效结构宽度与混凝土板厚度和钢-混凝土组合结构厚度间的关系。研究结果表明：正六边形蜂窝型空腹夹层板楼盖结构的抗弯刚度随剪力键高度的增加而加大,上翼缘混凝土板有效结构宽度随剪力键长细比的增加而减小;混凝土板有效结构宽度随自身板厚的增加而增加,近似为线性增长。     

机械振动引起的高层建筑共振与减振响应实测

对某经常出现明显水平振动的13层住宅楼进行测试. 由楼层加速度时程计算得到1/3倍频程谱和振动计权加速度级,评价各楼层的人体舒适度,利用频域分解法识别得到结构的动力特性. 通过振源排查,鉴定该楼周边采石场锯石机的工作频率1.5 Hz与结构基本自振频率相同而发生共振. 测试机器工作台数对结构响应的影响,发现距结构约200 m的采石场4台机器同时工作会导致结构振动超限. 距该采石场约500 m的另一住宅楼的实测共振响应减小. 对锯石机安装变频器作为减振措施,测试机器以1.33和1.2 Hz工作时结构的响应,减振效果明显. 结果表明,振源强度、振源与结构间距、振源与结构频率接近程度是影响外部单一频率激励引起的结构共振响应是否超限的关键因素.     

四边固支下地下结构底板竖向地震作用下动力响应

研究四边固定支撑情况下的地下结构底板在竖向地震作用下的动力近似解析解,首先得到结构底板的运动微分方程,通过采用结构动力学与弹性力学理论基础,并且依照四边固定支撑情况计算底板特征频率和振型.在输入地震竖向分量的振动形式后运用分离变量法解出受迫振动方程的特解,计算得到底板的相对位移和绝对位移,通过位移继续求解底板的受力情况.根据底板受力情况,对地下结构进行抗震性能分析.     

基于Galerkin法的新型波形钢腹板箱梁桥动力特性研究

为科学合理地分析波形腹板钢箱-混凝土组合梁的自振特性,综合考虑剪切效应和剪力滞效应,运用Galerkin法和Hamilton原理推导了该桥型的自由振动控制微分方程和自然边界条件。根据自然边界条件,求解出剪切变形效应和剪力滞效应影响下波形腹板钢箱-混凝土组合梁竖向弯曲振动频率的计算公式,将其计算结果与实桥的实测结果、模型试验结果及ANSYS三维有限元结果进行了对比,并对竖向弯曲振动频率的影响因素和基频进行了分析。结果表明：竖向弯曲振动频率计算公式的结果与实桥的实测结果、模型试验的实测结果、ANSYS有限元结果吻合良好,验证了所推导的频率计算公式的正确性;竖向弯曲振动频率随高跨比的增大而增大,当高跨比小于0.05时,竖向弯曲振动频率的增幅较为平缓,当高跨比大于0.05时,竖向弯曲振动频率的增幅较为显著;竖向弯曲振动频率随宽跨比的增大而增大,但整体增幅不明显;竖向弯曲振动频率随波形钢腹板厚度的增加而不断增大,阶数越高,增幅越显著;箱梁剪力滞对竖向弯曲振动频率影响很小,前5阶最大误差仅为6.73%,波形钢腹板剪切变形对竖向弯曲振动频率影响较大,前5阶最大误差已高达51.18%。     

大跨径悬索桥动载试验研究

为检验在役大跨径悬索桥结构的动力性能,对主跨128 m地锚式悬索桥进行动力试验。测试其自振频率、振型和阻尼比;激振试验中,测试桥跨结构在汽车以不同速度通过桥跨和在桥上特定位置跳车时桥跨结构的动应变、动位移、振幅以及加速度等动力响应,计算得出冲击系数。并将实测结果与有限元结果进行对比分析。结果表明,该悬索桥具有较好的竖向刚度、横向刚度;汽车在桥上运行时对桥跨结构有一定的冲击作用但并不明显,有障碍行车舒适度较差。     

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.     

巨-子型控制结构体系在竖向地震作用下的反应分析

分析了竖向地震作用下巨-子型控制结构体系MSCSS(Mega-sub eontrolled structural system)的反应机理,提出了带附加柱的MSCSS.采用串并联质点系计算模型,对带附加柱与不带附加柱MSCSS进行了时程对比分析,计算结果表明:带附加柱与不带附加柱MSCSS相比,带附加柱MSCSS不仅可以在结构上解决巨型梁的大跨度问题,而且在竖向地震下具有较好的控制效果.基于随机振动复模态理论,采用非平稳地震动模型,进一步探讨了带附加柱MSCSS的子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对结构反应的影响,研究表明子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对带附加柱MSCSS巨型梁的位移和加速度响应的影响均十分显著.     

城市公路与高架路交通诱发建筑振动实测与分析

为了研究环境振动对建筑物的影响及其在结构中传播的规律性,对某市公路与高架路及其沿线建筑物进行了实测,并从加速度时程、频谱与振级多个方面进行分析可知:由城市公路、高架路引起的地面振动分别以5～25 Hz、5～45 Hz的低频振动为主,这种低频振动在土层中随着距离的增加而衰减,传入建筑结构中会随着楼层的增加而放大,并且会诱发建筑结构内部构件的高频振动;在多层建筑结构内部,竖向振动大于水平振动,水平垂桥向振动大于水平顺桥向振动.随着楼层的增加,振动不断放大,放大倍数与结构在该方向上的刚度有关.结构的受迫振动主要源于地表振动.     

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。     

TMD对机器激励下多层厂房楼板的振动控制

多层工业厂房楼板在机器扰力下,实测发现楼板竖向速度和加速度超过结构正常使用要求.考虑到施工和使用要求,本文用多个TMD(调谐质量阻尼器)悬挂在楼板特定位置,以减少楼板竖向振动.通过理论推导,设计了多TMD体系的参数,并用SAP2000建立楼板与TMD的振动模型,得到附加TMD后楼板的响应,并与不加TMD的楼板振动响应比较.结果表明,本文设计的TMD可有效减小楼板在机器扰力下的竖向振动响应,减振比达到70％以上.