基于行人-結(jié)構(gòu)耦合的懸挑鋼筋桁架樓承板人致振動(dòng)與控制研究.pdf

1、隨著大跨度樓板振動(dòng)問題的日益突出，人致振動(dòng)分析成為工程設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段不可忽略的一項(xiàng)重要內(nèi)容。因此作為結(jié)構(gòu)上的主要荷載形式以及引發(fā)樓板振動(dòng)響應(yīng)的激勵(lì)源-人行荷載，對(duì)荷載動(dòng)力特性的分析以及建立正確的荷載模型，是開展大跨度樓板人致振動(dòng)響應(yīng)研究的首要條件。但是工程技術(shù)人員對(duì)于人-結(jié)構(gòu)的相互作用效應(yīng)缺乏深層次的認(rèn)識(shí)，單純的只根據(jù)人行荷載模型計(jì)算的人致振動(dòng)響應(yīng)不再適用于自振頻率低的大跨度柔性結(jié)構(gòu)。本文在研究此問題的過程中首先通過試驗(yàn)建立了傅

2、里葉級(jí)數(shù)人行荷載模型；然后為考慮人-結(jié)構(gòu)相互作用，將人體等效為具有質(zhì)量-剛度-阻尼的單自由度生物力學(xué)模型，與傅里葉級(jí)數(shù)荷載模型組合代表單個(gè)人的移動(dòng)荷載；以甘肅科技館某兩層懸挑-鋼筋桁架樓承板為工程背景，采用 ANSYS有限元軟件仿真模擬結(jié)構(gòu)在人行荷載作用下的響應(yīng)，將是否考慮人-結(jié)構(gòu)相互作用兩種情況下的響應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析。運(yùn)用舒適度評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)其振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行評(píng)估，采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器完成對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾

3、個(gè)方面：
　?。?）利用加速度傳感器獲得樓板上大量連續(xù)的三向人行荷載時(shí)程，采用傅里葉變換對(duì)其進(jìn)行頻域分析，給出動(dòng)力荷載因子及相位角等參數(shù)的分布規(guī)律及與步頻的表達(dá)關(guān)系式，從而建立傅里葉級(jí)數(shù)荷載模型；
　?。?）在考慮人-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí)，將人體等效為一個(gè)具有質(zhì)量-剛度-阻尼的單自由度生物力學(xué)模型?；谒⒌膭?dòng)力方程并利用試驗(yàn)測(cè)得的步行頻率、各階加速度分量以及荷載分量求得生物力學(xué)模型中的3個(gè)重要參數(shù)：質(zhì)量、剛度和阻尼，而后根據(jù)數(shù)

4、據(jù)統(tǒng)計(jì)分別擬合出3個(gè)參數(shù)的回歸表達(dá)式；
　　（3）以甘肅科技館某兩層懸挑-鋼筋桁架樓承板為工程背景，通過有限元軟件 ANSYS建立結(jié)構(gòu)的實(shí)體模型。首先對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析，確定結(jié)構(gòu)的基頻；然后考慮定點(diǎn)加載、單人行走、人群同步等工況下進(jìn)行加載，對(duì)比分析結(jié)構(gòu)在是否考慮人-結(jié)構(gòu)相互作用兩種情況下的加速度響應(yīng)；
　?。?）利用人行荷載作用下結(jié)構(gòu)的加速度響應(yīng)作為評(píng)定其舒適度的指標(biāo)，判斷結(jié)構(gòu)是否需要進(jìn)行減振控制。如果需要，對(duì)比分析結(jié)構(gòu)在單個(gè)