某超高层建筑钢—混凝土组合楼盖振动舒适度研究
本文关键词: 钢-混凝土组合楼盖 钢桁梁-混凝土组合楼盖 人致振动 有限元 舒适度 出处:《清华大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:钢-混凝土组合楼盖因其轻质高强、便于施工的特点在高层以及超高层建筑中得到了广泛应用。组合楼盖形式有钢梁-混凝土组合楼盖、钢桁梁-混凝土组合楼盖、蜂窝式钢梁-混凝土组合楼盖等,其中应用最多的是钢梁-混凝土组合楼盖。目前在国内高层、超高层建筑中,很少采用钢桁梁-混凝土组合楼盖作为标准层楼盖体系,但其具有受力合理、便于管线穿过等优点,可节约材料、显著提高整体建筑净高,具有明显的经济效益。工程设计人员对于钢桁梁-混凝土组合楼盖的设计分析仍存有疑虑,特别是其人致振动舒适度性能能否满足要求尚无成熟的研究结论。目前国内建筑设计规范对于组合楼盖体系人致振动舒适度的规定较为简略,在指导实际工程时存在一定问题。随着对建筑使用功能要求的提升以及楼盖跨度的增加,国内有越来越多的学者和工程设计人员开始关注人致振动舒适度领域。本文通过文献调研、理论分析和数值计算,研究钢桁梁-混凝土组合楼盖的人致振动舒适度,与目前得到大量应用的钢梁-混凝土组合楼盖进行对比,提出了关键设计参数和建议。完成的主要工作包括:1.介绍了楼盖振动舒适度的研究背景、现有研究成果及国内外主要楼盖舒适度评价规程,分析了现有研究和国内规程存在的问题。2.参考其他学者的现场试验研究成果,对比分析了两类组合楼盖精细有限元模型和梁单元模型模态分析结果的准确性,并对楼盖人致振动舒适度分析子结构边界条件及有限元模型参数提出了建议。3.进行了两类组合楼盖在人行荷载下的有限元瞬态时程分析。采用单人、多人步行力荷载楼盖进行激振,计算了楼盖加速度响应时程考虑的工况包括固定单人步行力、移动单人步行力、小组同步行走、多人随机行走。通过理论分析以及时程分析结果的对比,确定采用固定单人步行力法作为比较不同楼盖方案舒适度的标准加载方式,人行荷载步频采用引起楼盖共振的最不利步频。4.通过固定单人步行力加载下动力响应参数分析,给出了钢梁-混凝土组合楼盖及钢桁梁-混凝土组合楼盖考虑人致振动舒适度的设计建议。5.对某超高层框架-核心筒建筑的组合楼盖体系设计方案进行了舒适度分析,给出了优化建议,并提出了用钢量更小、使建筑净高更大的钢桁梁-混凝土组合楼盖方案。
[Abstract]:The steel-concrete composite floor is widely used in high-rise and super high-rise buildings because of its light weight and high strength. The composite floor forms include steel-concrete composite floor, steel truss beam-concrete composite floor, steel truss beam-concrete composite floor. The steel beam-concrete composite floor is widely used in the honeycomb steel beam-concrete composite floor. At present, the steel truss beam-concrete composite floor is rarely used as the standard floor system in the domestic high-rise and super-high-rise buildings. However, it has the advantages of reasonable force, convenient pipeline passage and so on. It can save materials, significantly improve the net height of the whole building, and have obvious economic benefits. Engineering designers still have doubts about the design and analysis of steel truss beam-concrete composite floor. In particular, there is no mature research conclusion on whether the performance of man-made vibration comfort can meet the requirements. At present, the domestic building design code has a relatively simple regulation on the man-made vibration comfort of composite floor system. There are some problems in guiding the actual project. With the improvement of the function of the building and the increase of the span of the floor, More and more scholars and engineers begin to pay attention to the field of human-induced vibration comfort in China. Through literature research, theoretical analysis and numerical calculation, this paper studies the human-induced vibration comfort of steel truss beam-concrete composite floor. Compared with the steel beam-concrete composite floor which has been widely used at present, the key design parameters and suggestions are put forward. The main work accomplished includes: 1.The research background of the vibration comfort degree of the floor is introduced. The existing research results and domestic and foreign main floor comfort evaluation rules are analyzed, and the problems existing in the existing research and domestic regulations are analyzed. 2. Referring to the field test research results of other scholars, The accuracy of modal analysis results of two kinds of combined floor fine finite element model and beam element model are compared and analyzed. The boundary conditions of the substructure and the finite element model parameters of the substructure are proposed. 3. The finite element transient time history analysis of two kinds of composite floor under pedestrian load is carried out. In order to calculate the acceleration response of the floor, the load of multi-person walking force is used to excite the floor. The working conditions of calculating the acceleration response of the floor include fixed single walking force, moving single walking force, and group walking synchronously. Through the comparison of the results of the theoretical analysis with the results of the analysis in time, the method of the fixed single person walking force is adopted as the standard loading method to compare the comfort degree of different floor schemes. The step frequency of pedestrian load is the most unfavorable step frequency, which causes the floor resonance. 4. The analysis of dynamic response parameters under the load of fixed single person walking force, The design suggestion of steel beam-concrete composite floor and steel truss beam-concrete composite floor considering human induced vibration comfort is given. The comfort degree of composite floor system of a super high-rise frame-core tube building is analyzed. The optimization suggestion is given, and the steel truss beam-concrete composite floor with smaller steel content and larger net height is put forward.
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU973.14
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,本文编号:1532792
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