大跨悬挑楼盖结构人致振动舒适度及TMD减振控制
发布时间：2021-09-12 09:16
大跨悬挑结构作为空间结构中较典型的结构形式目前在体育馆、展览馆和写字楼等公共建筑上已得到了更为广泛的应用,相比于普通的楼盖来说,悬挑结构由于其造型的独特,以及边界条件的特殊性,此类大跨度结构体系阻尼更小,自振频率更低,在人员活动时,结构的动力响应更为明显,易引发共振现象,这一现象虽然不会对结构造成一定的安全威胁,但过量的振动会使得现场人员感觉不适,容易引起人员的恐慌等舒适度问题,严重影响到人们的正常活动。因此,对于此类悬挑结构来说,其在人致振动下的舒适度问题更值得研究。楼盖的舒适度研究通常可分为两方面,第一方面则是通过结构的模态频率进行初步预判,第二方面则是研究人群作用下楼盖的振动响应。本文的主要亮点在于参照美国规范第二版提出的针对悬挑结构的频响函数分析方法,快速预测了楼盖在人行激励下的振动响应,并综合完整的一套数值分析和试验测试两种方法对楼盖的舒适度进行全面评估。分别从以下几个方面对课题进行了研究:（1）以甘肃省体育馆悬挑楼盖为工程背景,首先,通过有限元分析软件ANSYS建立15mx62.4m的大跨度悬挑楼盖的模型,通过模态分析获得结构的模态特性。其次,在施工完成后,开展了现场的试验...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CentraMetropark办公大厦近几十年来，中国为了赶超世界的脚
etropark办公楼大厦见下图1.1，建筑面积达10000平米，总共四层，平面映射投影是个完整的矩形，下面三层的局部被挑空，顶层悬挑，由一颗形似大树杈形状的柱子支撑，成为整个大厦的标志性元素。2010年6月23日，新加坡的滨海湾金沙酒店举行盛大开业庆典，这是号称世界上最昂贵的酒店，其最新颖的创意就是在距离地面656英尺的高空中，建造了一个面积为三英亩大的空中悬挑的花园，并在下部设计了三座55层高俯瞰海滨的塔楼，吸引不了游客前来此处观赏美景，这一花园的结构形式同样也是目前世界上所有的公共建筑中最大的悬挑结构下图1.2。图1.1CentraMetropark办公大厦图1.2滨海湾金沙酒店近几十年来，中国为了赶超世界的脚步，对于空间结构和建筑的造型同样也投入了巨大的精力、物力和财力，建筑大师们同样将悬挑结构应用到大型的建筑中。2011年8月，坐落于深圳的证券交易所运营中心正式完工，证券交易所运营中心的主要由两部分构成，设计师将方正的塔楼与空中悬挑的裙楼相结合下图1.3，其中，裙楼两个朝向的悬挑高度达到了36米和22米，是国内少有的巨型悬挑超高层建筑。2012年5月16日，位于北京市总建筑面积约550000万平方米的中央电视台总部大楼全部竣工交付使用，其主楼由两栋塔楼组成，高度分别为234米和194米，设10层裙楼，在162米处设计了高空大跨度外伸与高14层的钢结构大悬臂相交对接如下图1.4，获得2007年世界十大建筑奇迹之一和全
大跨悬挑楼盖结构人致振动舒适度及TMD减振控制2球最佳高层建筑奖并入围当代十大建筑之一。图1.3深圳证券交易所运营中心图1.4中央电视台总部大楼然而，悬挑结构在满足人们的使用和生活等要求时，其楼盖在运营使用过程中的安全性能不容忽略。再加上其边界条件的特殊性，根部受力最大，因此，该结构体系相比于常规的结构体系等结构更柔、质量更轻、阻尼更小，使得结构自振频率越来越低。现如今，结构所承受的动荷载也在增多，人们普遍接受的引起楼盖振动的因素通常是机械振动、大型车辆行驶和风荷载等，而对于身边最常见的人群活动如健美操和有氧运动等运动较容易忽略，大跨度楼板在人员的步行和节奏舞蹈等活动下产生竖向或侧向振动，当结构的频率降低到人员活动的频率范围内时，易引起共振现象，共振现像会使结构发生不同程度的摇晃等，进而造成人员紧张和恐慌等问题[1-3]。例如大型商尝新型高架火车站候车厅和大跨度楼板等结构体系有时会出现过度的摇晃等，人数较多时，甚至会造成结构的坍塌，从而影响人们的日常生活[4-6]。此外，大型公建中经常出现大跨度长悬挑结构，大跨度长悬挑结构因人员活动或机器运行引起的振动相比普通结构更加强烈。如何保证这种强烈振动不影响楼板的正常使用功能，这就要求工程设计人员在保证建筑结构安全的情况下，还需要对楼板的竖向振动舒适度进行分析[7]。人员的运动引起的结构的振动案例在工程中也是较常见的。较为典型的例子就是18世纪中叶，士兵们迈着整齐的步伐通过法国的一座长度102m的大桥，伴随着指挥官嘹亮的口号，大桥突然断裂，这一坍塌事件引起了外界人员的关注，调查的事故原因竟是当时士兵们整齐的步伐与大桥的频率共振，最终导致桥梁断裂。类似的案例则是英国著名的千禧桥，在2000年6月10日首
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境振动下传统木结构的动力响应现场实测[J]. 杨娜,杨菁熊. 土木工程学报. 2019(10)
[2]某大跨悬挑楼盖结构人行舒适度分析与振动控制[J]. 李庆武,胡凯,倪建公,孙波,蔡茂. 建筑结构. 2018(17)
[3]单人步行荷载模型研究[J]. 谢伟平,章涛,何卫,冯金鹏. 振动与冲击. 2018(14)
[4]大跨度长悬挑结构楼板竖向振动舒适度分析验算[J]. 毛俊义. 建筑结构. 2018(S1)
[5]考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究[J]. 朱前坤,刘路路,杜永峰,陈凯. 建筑结构学报. 2018(01)
[6]基于生物力学模型人-桥竖向动力耦合作用及其振动控制研究（英文）[J]. 朱前坤,李宏男,南娜娜,杜永峰. Journal of Southeast University（English Edition）. 2017(02)
[7]单跨多层大跨度钢网格盒式结构组合空腹楼盖舒适度分析与实测研究[J]. 刘建军,马克俭,魏艳辉,徐向东,陈靖,卢亚琴. 建筑结构. 2016(16)
[8]某大跨度登机桥人致振动减振研究[J]. 王倩,张志强,夏冬平,杨康,周晨. 建筑结构. 2016(01)
[9]电涡流调谐质量阻尼器在钢-混凝土组合楼盖振动控制中的应用研究[J]. 陈政清,黄智文,田静莹. 建筑结构学报. 2015(S1)
[10]基于微型永电磁式涡流阻尼TMD的人行桥模型减振试验研究[J]. 汪志昊,华旭刚,陈政清,王旭,王朝阳. 振动与冲击. 2014(20)
硕士论文
[1]李自健美术馆圆环结构楼盖人致振动舒适度研究[D]. 田孟迪.湖南大学 2017
[2]基于行人—结构耦合的悬挑钢筋桁架楼承板人致振动与控制研究[D]. 刘路路.兰州理工大学 2016
[3]基于人—结构相互作用大跨楼盖振动响应及控制研究[D]. 杨康.东南大学 2015
[4]人致激励下大跨人行桥及楼盖随机振动及优化控制[D]. 李泉.清华大学 2010
本文编号：3393963
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CentraMetropark办公大厦近几十年来，中国为了赶超世界的脚
etropark办公楼大厦见下图1.1，建筑面积达10000平米，总共四层，平面映射投影是个完整的矩形，下面三层的局部被挑空，顶层悬挑，由一颗形似大树杈形状的柱子支撑，成为整个大厦的标志性元素。2010年6月23日，新加坡的滨海湾金沙酒店举行盛大开业庆典，这是号称世界上最昂贵的酒店，其最新颖的创意就是在距离地面656英尺的高空中，建造了一个面积为三英亩大的空中悬挑的花园，并在下部设计了三座55层高俯瞰海滨的塔楼，吸引不了游客前来此处观赏美景，这一花园的结构形式同样也是目前世界上所有的公共建筑中最大的悬挑结构下图1.2。图1.1CentraMetropark办公大厦图1.2滨海湾金沙酒店近几十年来，中国为了赶超世界的脚步，对于空间结构和建筑的造型同样也投入了巨大的精力、物力和财力，建筑大师们同样将悬挑结构应用到大型的建筑中。2011年8月，坐落于深圳的证券交易所运营中心正式完工，证券交易所运营中心的主要由两部分构成，设计师将方正的塔楼与空中悬挑的裙楼相结合下图1.3，其中，裙楼两个朝向的悬挑高度达到了36米和22米，是国内少有的巨型悬挑超高层建筑。2012年5月16日，位于北京市总建筑面积约550000万平方米的中央电视台总部大楼全部竣工交付使用，其主楼由两栋塔楼组成，高度分别为234米和194米，设10层裙楼，在162米处设计了高空大跨度外伸与高14层的钢结构大悬臂相交对接如下图1.4，获得2007年世界十大建筑奇迹之一和全
大跨悬挑楼盖结构人致振动舒适度及TMD减振控制2球最佳高层建筑奖并入围当代十大建筑之一。图1.3深圳证券交易所运营中心图1.4中央电视台总部大楼然而，悬挑结构在满足人们的使用和生活等要求时，其楼盖在运营使用过程中的安全性能不容忽略。再加上其边界条件的特殊性，根部受力最大，因此，该结构体系相比于常规的结构体系等结构更柔、质量更轻、阻尼更小，使得结构自振频率越来越低。现如今，结构所承受的动荷载也在增多，人们普遍接受的引起楼盖振动的因素通常是机械振动、大型车辆行驶和风荷载等，而对于身边最常见的人群活动如健美操和有氧运动等运动较容易忽略，大跨度楼板在人员的步行和节奏舞蹈等活动下产生竖向或侧向振动，当结构的频率降低到人员活动的频率范围内时，易引起共振现象，共振现像会使结构发生不同程度的摇晃等，进而造成人员紧张和恐慌等问题[1-3]。例如大型商尝新型高架火车站候车厅和大跨度楼板等结构体系有时会出现过度的摇晃等，人数较多时，甚至会造成结构的坍塌，从而影响人们的日常生活[4-6]。此外，大型公建中经常出现大跨度长悬挑结构，大跨度长悬挑结构因人员活动或机器运行引起的振动相比普通结构更加强烈。如何保证这种强烈振动不影响楼板的正常使用功能，这就要求工程设计人员在保证建筑结构安全的情况下，还需要对楼板的竖向振动舒适度进行分析[7]。人员的运动引起的结构的振动案例在工程中也是较常见的。较为典型的例子就是18世纪中叶，士兵们迈着整齐的步伐通过法国的一座长度102m的大桥，伴随着指挥官嘹亮的口号，大桥突然断裂，这一坍塌事件引起了外界人员的关注，调查的事故原因竟是当时士兵们整齐的步伐与大桥的频率共振，最终导致桥梁断裂。类似的案例则是英国著名的千禧桥，在2000年6月10日首
【参考文献】：
期刊论文
[1]环境振动下传统木结构的动力响应现场实测[J]. 杨娜,杨菁熊. 土木工程学报. 2019(10)
[2]某大跨悬挑楼盖结构人行舒适度分析与振动控制[J]. 李庆武,胡凯,倪建公,孙波,蔡茂. 建筑结构. 2018(17)
[3]单人步行荷载模型研究[J]. 谢伟平,章涛,何卫,冯金鹏. 振动与冲击. 2018(14)
[4]大跨度长悬挑结构楼板竖向振动舒适度分析验算[J]. 毛俊义. 建筑结构. 2018(S1)
[5]考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究[J]. 朱前坤,刘路路,杜永峰,陈凯. 建筑结构学报. 2018(01)
[6]基于生物力学模型人-桥竖向动力耦合作用及其振动控制研究（英文）[J]. 朱前坤,李宏男,南娜娜,杜永峰. Journal of Southeast University（English Edition）. 2017(02)
[7]单跨多层大跨度钢网格盒式结构组合空腹楼盖舒适度分析与实测研究[J]. 刘建军,马克俭,魏艳辉,徐向东,陈靖,卢亚琴. 建筑结构. 2016(16)
[8]某大跨度登机桥人致振动减振研究[J]. 王倩,张志强,夏冬平,杨康,周晨. 建筑结构. 2016(01)
[9]电涡流调谐质量阻尼器在钢-混凝土组合楼盖振动控制中的应用研究[J]. 陈政清,黄智文,田静莹. 建筑结构学报. 2015(S1)
[10]基于微型永电磁式涡流阻尼TMD的人行桥模型减振试验研究[J]. 汪志昊,华旭刚,陈政清,王旭,王朝阳. 振动与冲击. 2014(20)
硕士论文
[1]李自健美术馆圆环结构楼盖人致振动舒适度研究[D]. 田孟迪.湖南大学 2017
[2]基于行人—结构耦合的悬挑钢筋桁架楼承板人致振动与控制研究[D]. 刘路路.兰州理工大学 2016
[3]基于人—结构相互作用大跨楼盖振动响应及控制研究[D]. 杨康.东南大学 2015
[4]人致激励下大跨人行桥及楼盖随机振动及优化控制[D]. 李泉.清华大学 2010
本文编号：3393963
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