单人行走荷载模拟及大跨楼盖振动响应与控制研究

发布时间：2020-02-11 05:40

【摘要】：随着建筑结构技术的发展和轻质高强材料的应用,建筑结构逐步向大跨、轻柔的趋势发展。当人步行荷载频率与结构体系的基频接近时,结构的较大人致振动会引起人们身体和心理上的困扰和不安。另外长期振动也会降低结构的疲劳寿命,因此开展结构在随机人群荷载下的振动响应分析就具有十分重要的理论意义和实用价值。本文基于课题组已完成的研究成果和国内外关于步行荷载的相关研究,进行了单人步行荷载的试验研究,进一步研究了随机人群荷载,并以武汉大学万林艺术博物馆为工程背景进行了人群荷载作用下的人致振动响应及振动控制分析,并与实测进行对比,主要研究工作和成果如下：一、进行了单人步行荷载的试验研究。对试验人员进行正常行走荷载试验,通过对采集到的10866组有效数据进行参数分析,揭示步行荷载与相关参数之间的关系；同时进行了100名试验人员进行正常自由行走以及1.7Hz、2.0Hz、2.2Hz等四种工况的步行荷载对比试验,研究各参数与步行频率之间的关系,建立确定性单人步行荷载模型；在上述研究基础上建立模拟随机人群荷载曲线的方法。二、进行人群荷载作用下大跨结构的振动响应分析。分析了大跨结构楼盖在确定性人群荷载以及随机人群荷载作用下的振动响应,计算工况考虑不同行人密度、不同人群行走频率。计算表明楼盖在人群荷载作用下会产生较大的竖向加速度响应从而引发人体舒适度问题,应对其进行振动控制。三、进行大跨楼盖动力特性及动力响应测试。进行了人群荷载振动响应测试,测试表明随着人群步行频率逐步接近结构竖向自振频率,楼盖加速度响应明显开始进入共振状态,有必要采取措施进行振动控制；并将实测结果与有限元模型计算值进行对比,结果表明两者吻合较好。四、对大跨结构采用MTMD进行振动控制分析。本文采用调频质量阻尼器(TMD)对大跨楼盖进行振动控制分析,计算结果表明,采用选定的TMD布置方案能够将振动响应控制在规范限值内。对于确定性荷载工况,减振率随着激励频率的变化而有所变化,减振率保持在一定范围以内,振动响应控制效果非常明显。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU311.3

【参考文献】

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本文编号：2578384