人致作用下体育馆大跨度预应力次梁楼盖舒适度实测研究

发布时间：2017-10-11 13:35

  本文关键词：人致作用下体育馆大跨度预应力次梁楼盖舒适度实测研究

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【摘要】：大跨度预应力次梁楼盖结构布置形式独特,结构高度小于一般预应力主梁楼盖体系,加之其跨度大、自重轻、结构偏柔的特点,对振动舒适度问题更为敏感。作为体育馆使用的大跨度预应力次梁楼盖,经常需要承受各类有节奏运动,例如同步行走、跑步、跳跃、篮球、有氧操等,楼盖的竖向振动问题较钢筋混凝土楼盖更为突出。虽然振动舒适度问题不至引发结构安全性问题,但振感过大会给使用者带来不安和难以忍受的情绪,而体育馆等人员活动密集的公共场所,突发振动可能会导致人员恐慌,存在安全隐患。为充分发挥大跨度预应力次梁楼盖的优势,同时避免可能发生的振动舒适度问题,在实际工程中采用加设底板的方式进行设计。为验证该方法对预应力次梁楼盖振动舒适度的改善效果,进行了以下三方面的研究。首先,根据前期有限元分析结果确定测点布置方案,针对体育馆实际使用特征以及各项振动响应影响因素,设计了单人、多人、群体分别进行行走、跑步、跳跃、踏步、有氧操等25种工况,现场测试了大跨度预应力次梁楼盖的竖向振动响应。通过对所获得的200组测试数据进行处理分析,得到楼盖振动响应影响因素与变化规律如下:(1)当频率一定,多人作用激励楼盖振动响应与单人作用之比在√9)~n(n为人数)之间,并逐渐接近√9);(2)当人数相同、频率一定,沿预应力次梁方向作用比垂直梁方向作用略为不利,人致作用施加于梁上比施加于板上略为不利;(3)当频率相同、人数一定、路线一致,测试者质量越大或作用强度越大,激发楼盖振动响应越大,楼盖振动响应与输入人致作用幅值相关;(4)当人数一定,活动频率越接近楼盖自振频率,激励振动响应越大;(5)跳跃、拍击篮球等行为会对楼板形成冲击,产生大于自身重量的冲击力,加大楼盖振动响应,造成更为不利的影响;(6)运动同步性越差,各作用点越分散,越能削弱楼盖振动响应。其次,根据无人工况采集数据进行模态参数识别,得到无人工况下楼盖前三阶自振频率与振型,与有限元模拟分析结果进行对比,两者能较好的吻合;并对25种人致作用工况下所采集振动信号分别进行模态参数识别,与无人工况进行对比,不同人致作用下楼盖自振频率与无人工况下基本一致。最后,对比分析国内外已有规范标准,以加速度振级、结构基频、均方根加速度、峰值加速度、振幅为主要评价指标,基于实测数据和体育馆特殊使用环境,分别选取适用于该类体育馆的舒适度评价标准。评价结果表明,带底板的体育馆大跨度预应力次梁楼盖满足各类人致作用下竖向振动舒适度要求。
【关键词】：预应力次梁楼盖 体育馆 振动响应 舒适度评价
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU378
【目录】：

• 中文摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 引言10-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 人致荷载激励研究12-15
• 1.2.2 楼盖动力特性与振动响应研究15-17
• 1.2.3 人致振动舒适度评价标准研究17-19
• 1.3 本文主要研究目的和内容19-22
• 2 楼盖振动实测方案22-42
• 2.1 工程背景22
• 2.2 测试对象22-25
• 2.3 前期有限元分析结果25-31
• 2.4 实测方案31-41
• 2.4.1 测点布置31-33
• 2.4.2 测试前准备工作33
• 2.4.3 模态实测33-34
• 2.4.4 测试工况34-39
• 2.4.5 测试仪器与设备39-40
• 2.4.6 进行测试40-41
• 2.5 本章小结41-42
• 3 实测振动信号处理与结果42-60
• 3.1 振动测试信号预处理42-46
• 3.1.1 采样数据标定42-43
• 3.1.2 多项式最小二乘法43-44
• 3.1.3 数据的平滑处理44-46
• 3.2 振动信号数据处理46-51
• 3.2.1 动态分析软件简介46-47
• 3.2.2 加速度振级47
• 3.2.3 振动信号积分与微分变换47-51
• 3.3 数据处理结果51-58
• 3.4 本章小结58-60
• 4 人致荷载作用下楼盖振动响应规律60-80
• 4.1 行走工况数据分析60-71
• 4.1.1 人群数量对楼盖振动响应的影响60-64
• 4.1.2 行走方向对楼盖振动响应的影响64-66
• 4.1.3 人致作用梁板位置对楼盖振动响应的影响66-67
• 4.1.4 人致作用强度对楼盖振动响应的影响67-69
• 4.1.5 行走频率对楼盖振动响应的影响69-71
• 4.2 跑步工况分析71-74
• 4.2.1 人群数量对楼盖振动响应的影响71-72
• 4.2.2 跑步频率对楼盖振动响应的影响72-74
• 4.3 踏步、跳跃工况分析74-77
• 4.3.1 人群数量、活动频率对楼盖振动响应的影响74-76
• 4.3.2 人群活动类型、密度分布对楼盖振动响应的影响76-77
• 4.4 本章小结77-80
• 5 人致荷载作用下楼盖模态分析80-92
• 5.1 模态参数识别方法简介[40]80-82
• 5.1.1 模态参数频域识别方法80
• 5.1.2 模态参数时域识别方法80-81
• 5.1.3 模态参数整体识别方法81-82
• 5.2 基于JM3839无线动静态应变测试分析系统的模态参数识别82-86
• 5.2.1 模态分析软件技术指标82-83
• 5.2.2 模态参数识别83-85
• 5.2.3 各工况下模态参数识别结果85-86
• 5.3 实测模态识别结果与有限元分析对比86-91
• 5.4 本章小结91-92
• 6 大跨度预应力体育馆舒适度评价92-106
• 6.1 基于加速度振级的舒适度评价92-96
• 6.1.1 相关评价标准92-93
• 6.1.2 利用加速度振级进行舒适度评价93-96
• 6.2 基于结构自振频率的舒适度评价96-97
• 6.2.1 相关评价标准96
• 6.2.2 利用结构基频进行舒适度评价96-97
• 6.3 基于加速度的舒适度评价97-103
• 6.3.1 相关评价标准98-99
• 6.3.2 利用均方根加速度进行舒适度评价99-101
• 6.3.3 利用峰值加速度进行舒适度评价101-103
• 6.4 基于振幅的舒适度评价103-104
• 6.4.1 相关评价标准103-104
• 6.4.2 利用振幅进行舒适度评价104
• 6.5 本章小结104-106
• 7 结论与展望106-108
• 7.1 本文主要结论106-107
• 7.2 后续研究展望107-108
• 致谢108-110
• 参考文献110-112

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本文编号：1012821