木结构楼盖和人行桥人致振动分析
发布时间：2020-12-04 09:46
作为世界上最早的建筑材料之一,木材因特性优良而广泛应用于建筑领域。相比于其他建筑材料,木材自重较轻,更容易受到人行荷载的影响而振动,结构振动过大会引起行人的不适、恐慌,甚至引发安全事故。因此在木结构房屋、桥梁设计时,要充分考虑人行荷载引起的结构振动问题。我国现行《木结构设计规范》GB 50005-2017给出的木楼盖振动计算方法将搁栅跨度作为楼板振动性能的评价指标,但实验证明搁栅跨度等静态评价指标不能很好的反映楼盖振动的实际情况。除此之外,规范中尚无关于胶合木人行桥振动计算的相关规定。针对规范中存在的问题,本文以木楼盖搁栅和胶合木人行桥主梁为研究对象,分析了影响人与结构耦合作用的具体因素及耦合作用对结构振动响应影响程度,通过数值模拟的方法研究了人和结构组成的耦合系统与原结构动力特性的区别,提出了单人及人群荷载作用下结构的动力响应计算公式,探讨了结构振动舒适度评价指标及控制方法,具体内容如下:（1）根据考虑人与结构耦合作用时结构的人致振动响应理论计算方法,编制了MATLAB求解程序,对比不考虑耦合作用的计算结果,分析了影响耦合作用的具体因素及耦合作用对结构振动响应的影响程度。（2）利用A...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
伦敦千禧桥
图 1-1 伦敦千禧桥 图 1-2 轻型木结构现阶段在计算人行荷载作用下结构的动力响应时，通常将人群荷载当作移动常量力、简谐力或是质量块参与计算，很少考虑人体与结构之间的相互作用。但后来研究人员通过实验发现结构空载与有分布人群时的振动明显不同，且行人的步行力也发生了变化，该现象用上述计算模型显然无法做出合理的解释。中国木结构设计规范通过限制搁栅的跨度来保证楼盖搁栅的振动满足设计要求，并在计算中考虑了楼板的组合作用[2]。周海宾等人研究发现，在计算木楼盖振动舒适度问题中将搁栅跨度作为舒适度评价指标是不准确的，加速度才是能反应振动大小的最直观指标，故建议在木结构搁栅楼板振动评价体系中增加该项指标[3]。各国规范中给出了楼板人致振动响应的舒适度限值，但木结构楼盖自重轻，更容易受到荷载影响而发生振动，因此应在规范限值的基础上适当放大。除此之外，规范在计算结构振动加速度时考虑了楼板的组合作用，而木结构的整体性较差，故已有计算方法对于木结构楼盖来说并不适用，找到专门针对于木结
)N)1.2 荷载模型在人群行走的过程中，致使结构发生振动的振源是行人的步行力，但步行力是一种随机性很大的荷载形式，想要精准确定其大小十分困难。1.2.1荷载实测步行力的测量分为间接测量法和直接测量法，间接测量法是通过测定行人肢体运动轨迹来逆向推导行人步行力[4]，直接测量法是利用测力平台上的传感器直接获取步行力时程曲线。直接测量法可以测得单步落足荷载，即双脚各走一步产生的荷载，也可以给出人在连续行走时的步行力时程曲线。单步落足荷载形式简单，Harper 于 1962 年最先给出步行力三个方向的单步落足曲线[5]，图 1-3 是垂直方向上的单步落足曲线。而连续步行荷载则比较复杂，Andriacchi等人相继测量了人的连续行走荷载[6]，测量结果不尽相同，故后来学者们多假定连续步行荷载是由单步落足荷载在时间上叠加而得到的（不考虑双脚同时落地），如图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人行荷载下大跨度木结构楼板舒适度研究[J]. 黄鹤. 城市住宅. 2017(06)
[2]楼板振动舒适度控制的标准研究[J]. 娄宇,吕佐超,黄健. 特种结构. 2011(03)
[3]人行走引起的楼板振动舒适度设计[J]. 娄宇,吕佐超,黄健. 特种结构. 2011(02)
[4]人-梁相互作用动力学模型研究[J]. 王海,周叮,王曙光. 工程力学. 2010(05)
[5]人行激励下梁板结构与人体耦合作用研究[J]. 何浩祥,闫维明,张爱林. 振动与冲击. 2008(10)
[6]实木锯材搁栅楼盖振动控制设计方法研究[J]. 周海宾,江泽慧,费本华,任海青. 重庆建筑大学学报. 2008(03)
[7]木结构房屋中木楼板的振动及其适用性设计[J]. 周海宾,江泽慧,费本华,任海青. 林业科学. 2008(06)
博士论文
[1]基于双足步行模型的人体—结构相互作用[D]. 秦敬伟.北京交通大学 2013
[2]基于响应谱方法的人行桥人致振动响应研究[D]. 李红利.湖南大学 2013
[3]人行荷载下楼板振动响应舒适度研究[D]. 潘宁.中国建筑科学研究院 2012
硕士论文
[1]基于行人生物动力学模型柔性楼梯的人致振动舒适度研究[D]. 陈凯.兰州理工大学 2016
[2]行人—桥梁多自由度系统耦合振动研究[D]. 张彦伦.华南理工大学 2013
本文编号：2897381
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
伦敦千禧桥
图 1-1 伦敦千禧桥 图 1-2 轻型木结构现阶段在计算人行荷载作用下结构的动力响应时，通常将人群荷载当作移动常量力、简谐力或是质量块参与计算，很少考虑人体与结构之间的相互作用。但后来研究人员通过实验发现结构空载与有分布人群时的振动明显不同，且行人的步行力也发生了变化，该现象用上述计算模型显然无法做出合理的解释。中国木结构设计规范通过限制搁栅的跨度来保证楼盖搁栅的振动满足设计要求，并在计算中考虑了楼板的组合作用[2]。周海宾等人研究发现，在计算木楼盖振动舒适度问题中将搁栅跨度作为舒适度评价指标是不准确的，加速度才是能反应振动大小的最直观指标，故建议在木结构搁栅楼板振动评价体系中增加该项指标[3]。各国规范中给出了楼板人致振动响应的舒适度限值，但木结构楼盖自重轻，更容易受到荷载影响而发生振动，因此应在规范限值的基础上适当放大。除此之外，规范在计算结构振动加速度时考虑了楼板的组合作用，而木结构的整体性较差，故已有计算方法对于木结构楼盖来说并不适用，找到专门针对于木结
)N)1.2 荷载模型在人群行走的过程中，致使结构发生振动的振源是行人的步行力，但步行力是一种随机性很大的荷载形式，想要精准确定其大小十分困难。1.2.1荷载实测步行力的测量分为间接测量法和直接测量法，间接测量法是通过测定行人肢体运动轨迹来逆向推导行人步行力[4]，直接测量法是利用测力平台上的传感器直接获取步行力时程曲线。直接测量法可以测得单步落足荷载，即双脚各走一步产生的荷载，也可以给出人在连续行走时的步行力时程曲线。单步落足荷载形式简单，Harper 于 1962 年最先给出步行力三个方向的单步落足曲线[5]，图 1-3 是垂直方向上的单步落足曲线。而连续步行荷载则比较复杂，Andriacchi等人相继测量了人的连续行走荷载[6]，测量结果不尽相同，故后来学者们多假定连续步行荷载是由单步落足荷载在时间上叠加而得到的（不考虑双脚同时落地），如图 1-4 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]人行荷载下大跨度木结构楼板舒适度研究[J]. 黄鹤. 城市住宅. 2017(06)
[2]楼板振动舒适度控制的标准研究[J]. 娄宇,吕佐超,黄健. 特种结构. 2011(03)
[3]人行走引起的楼板振动舒适度设计[J]. 娄宇,吕佐超,黄健. 特种结构. 2011(02)
[4]人-梁相互作用动力学模型研究[J]. 王海,周叮,王曙光. 工程力学. 2010(05)
[5]人行激励下梁板结构与人体耦合作用研究[J]. 何浩祥,闫维明,张爱林. 振动与冲击. 2008(10)
[6]实木锯材搁栅楼盖振动控制设计方法研究[J]. 周海宾,江泽慧,费本华,任海青. 重庆建筑大学学报. 2008(03)
[7]木结构房屋中木楼板的振动及其适用性设计[J]. 周海宾,江泽慧,费本华,任海青. 林业科学. 2008(06)
博士论文
[1]基于双足步行模型的人体—结构相互作用[D]. 秦敬伟.北京交通大学 2013
[2]基于响应谱方法的人行桥人致振动响应研究[D]. 李红利.湖南大学 2013
[3]人行荷载下楼板振动响应舒适度研究[D]. 潘宁.中国建筑科学研究院 2012
硕士论文
[1]基于行人生物动力学模型柔性楼梯的人致振动舒适度研究[D]. 陈凯.兰州理工大学 2016
[2]行人—桥梁多自由度系统耦合振动研究[D]. 张彦伦.华南理工大学 2013
本文编号：2897381
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