隨機(jī)人群荷載下大跨樓蓋振動響應(yīng)分析.pdf

1、新型建筑材料的研發(fā)使用與施工技術(shù)的日益精湛令現(xiàn)代結(jié)構(gòu)有條件符合當(dāng)代人對建筑形式的審美觀念，大跨、輕質(zhì)、柔性、低阻尼結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。但該類大跨樓蓋結(jié)構(gòu)在人群荷載激勵下的振動響應(yīng)研究尚未完善，問題主要集中表現(xiàn)在人群行走荷載的隨機(jī)性，因此了解結(jié)構(gòu)在隨機(jī)人行荷載激勵下的振動響應(yīng)規(guī)律對結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中的振動研究具有重要意義。本文從人群行走的隨機(jī)性入手，生成隨機(jī)人群行走荷載曲線，分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)，主要研究工作和成果如下:
　　1.根據(jù)課題組的相關(guān)研

2、究成果，選擇隨機(jī)人行荷載模型參數(shù)，利用蒙塔卡羅法生成大量隨機(jī)人行荷載曲線文件，采用時(shí)域分析法分析結(jié)構(gòu)響應(yīng)。將隨機(jī)行走荷載計(jì)算樓板響應(yīng)對比確定性荷載計(jì)算響應(yīng)，結(jié)果表明共振工況的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值略小，非共振工況的結(jié)構(gòu)響應(yīng)值略大。但考慮最不利行走荷載工況的樓板結(jié)構(gòu)響應(yīng)最大值，兩者之間差異在20％以內(nèi)。
　　2.對比試驗(yàn)樓板實(shí)測結(jié)果與考慮人與結(jié)構(gòu)相互作用影響的隨機(jī)人行有限元模擬數(shù)據(jù)。試驗(yàn)樓板在2.3Hz人行荷載行走時(shí)實(shí)測響應(yīng)最大，相應(yīng)的有限元模

3、擬在2.3Hz人行荷載行走時(shí)結(jié)構(gòu)響應(yīng)也基本達(dá)到最大值，兩者誤差為17.51％。使用蒙塔卡羅法計(jì)算出大量隨機(jī)人行荷載曲線激勵下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，分析作為樣本變量的結(jié)構(gòu)響應(yīng)最大值αmax的統(tǒng)計(jì)分布，αmax服從對數(shù)正態(tài)分布。
　　3.研究隨機(jī)人行荷載作用下等效同步人行數(shù)分別與人群行走總數(shù)N、結(jié)構(gòu)阻尼比ξ、人行荷載頻率f之間的相關(guān)性。當(dāng)人群密度＜1人/m2人群能獨(dú)立行走時(shí)，等效同步人數(shù)與人群行走總數(shù)N的開方成正比，與結(jié)構(gòu)阻尼比ξ的開方成正

4、比，與人行荷載頻率f無相關(guān)性，得出等效同步人數(shù)最終的關(guān)系式為:Ncp=8.8·（Nξ)0.5。
　　4.計(jì)算并生成大量樓蓋人致振動響應(yīng)均方根加速度反應(yīng)譜曲線，建立標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜曲線模型，根據(jù)概率保證率確定反應(yīng)譜曲線模型相關(guān)參數(shù)。給出標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)譜法計(jì)算步驟。采用反應(yīng)譜方法對試驗(yàn)樓板隨機(jī)振動進(jìn)行計(jì)算并與實(shí)測數(shù)據(jù)對比以此驗(yàn)證反應(yīng)譜方法的可靠性，理論值與實(shí)測數(shù)據(jù)對比，1人行走的工況，兩者誤差為10.5％，7人行走的工況，誤差為24.5％。