本文關(guān)鍵詞：跳躍荷載作用下的大跨樓蓋振動響應(yīng)與控制研究

  更多相關(guān)文章： 跳躍荷載 大跨樓蓋 跳躍荷載試驗(yàn) 人與結(jié)構(gòu)相互作用 有限元分析 振動控制

【摘要】：由于輕質(zhì)高強(qiáng)材料和大跨結(jié)構(gòu)在車站、體育場看臺和健身房等公共建筑的應(yīng)用,樓蓋體系的豎向自振頻率越來越低,質(zhì)量和阻尼也越來越小,有節(jié)奏運(yùn)動引起的樓板振動舒適度問題日益突出,因此開展結(jié)構(gòu)在有節(jié)奏運(yùn)動下的振動響應(yīng)分析具有十分重要的意義。本文基于國內(nèi)外已有的研究成果,進(jìn)行了單人跳躍荷載的試驗(yàn)研究,進(jìn)一步確定了人群跳躍荷載模型,同時(shí)考察了人與結(jié)構(gòu)相互作用對人致激勵的影響,并以蘇州工業(yè)園區(qū)體育場為工程背景,通過建立其分析模型,對大跨樓蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行人群荷載作用下振動響應(yīng)控制分析。主要研究工作和成果如下：1.進(jìn)行了單人跳躍荷載的試驗(yàn)研究。對試驗(yàn)對象進(jìn)行了六組固定頻率的跳躍試驗(yàn),共采集34230組數(shù)據(jù),將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算,對控制參數(shù)統(tǒng)計(jì)其分布規(guī)律和變化范圍,并討論了各個(gè)參數(shù)之間的聯(lián)系,提出了分頻段式的跳躍荷載模型,即當(dāng)跳躍頻率分別處于低頻、中頻和高頻時(shí),荷載模型分別采用半正弦模型(sin模型)、半正弦與半正弦平方模型之和的一半(sin+sin2模型)和半正弦平方模型(sin2模型)；并以單人跳躍荷載模型為基礎(chǔ),考慮控制參數(shù)的隨機(jī)性,對隨機(jī)人群荷載進(jìn)行研究,擬合了人群跳躍荷載曲線。2.進(jìn)行了人體在原地跳躍狀態(tài)下的單自由度簡化模型參數(shù)識別試驗(yàn)。通過測試者在試驗(yàn)樓板上進(jìn)行固定頻率的跳躍運(yùn)動,測得樓板在單人跳躍作用下的動力特性,基于人體-結(jié)構(gòu)兩自由度動力模型,對運(yùn)動人體簡化模型進(jìn)行參數(shù)分析,得到單人跳躍時(shí)人體單自由度模型的頻率均值為5.098Hz,阻尼比為22.94%。3.考察了人與結(jié)構(gòu)相互作用對人致激勵的影響。測試者在試驗(yàn)樓板上進(jìn)行單人跳躍荷載試驗(yàn),共得到9783組有效數(shù)據(jù),將測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)分析,得到動力放大系數(shù)、跳躍頻率和接觸率等控制參數(shù)的分布規(guī)律,并與剛性地面的結(jié)果進(jìn)行對比,得出剛性地面上的跳躍力峰值高于試驗(yàn)樓板上的跳躍力峰值10%左右；同時(shí)通過對試驗(yàn)樓板進(jìn)行有限元建模與分析,驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的正確性。4.對大跨樓蓋進(jìn)行了人群荷載作用下的振動響應(yīng)控制分析。對蘇州工業(yè)園區(qū)體育場建立有限元模型,首先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)擬合荷載模型及IABSE模型兩種確定性荷載和100次隨機(jī)人群荷載作用下的動力特性分析,通過對比結(jié)果驗(yàn)證了試驗(yàn)擬合的荷載模型的正確性；分別對結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定性荷載、隨機(jī)人群荷載及考慮人與結(jié)構(gòu)相互作用的人致激勵作用下的結(jié)構(gòu)振動控制分析,通過布置24套粘滯流體阻尼器對結(jié)構(gòu)進(jìn)行減振控制,減振后的加速度響應(yīng)均小于規(guī)范限值,滿足舒適度要求。
【關(guān)鍵詞】：跳躍荷載 大跨樓蓋 跳躍荷載試驗(yàn) 人與結(jié)構(gòu)相互作用 有限元分析 振動控制
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU311.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 跳躍荷載模型12-13
• 1.2.2 人與結(jié)構(gòu)相互作用13-14
• 1.2.3 國內(nèi)外樓板振動舒適度的研究14-15
• 1.2.4 大跨結(jié)構(gòu)人致振動響應(yīng)及控制分析方法15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 參考文獻(xiàn)17-20
• 第二章 單人跳躍荷載試驗(yàn)20-48
• 2.1 引言20
• 2.2 單人跳躍荷載模型及其控制參數(shù)20-26
• 2.2.1 單人跳躍特性20-21
• 2.2.2 跳躍荷載特征參數(shù)21-23
• 2.2.3 單人跳躍荷載的數(shù)學(xué)模型23-25
• 2.2.4 人群跳躍荷載模型25-26
• 2.3 單人跳躍荷載試驗(yàn)26-29
• 2.3.1 試驗(yàn)場地26-27
• 2.3.2 試驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.3.3 試驗(yàn)方案28-29
• 2.4 試驗(yàn)結(jié)果分析29-38
• 2.4.1 控制參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析29-37
• 2.4.2 控制參數(shù)的變化規(guī)律37-38
• 2.5 單人跳躍荷載的數(shù)學(xué)模型38-40
• 2.6 本文荷載模型與傅里葉級數(shù)模型的對比40-44
• 2.7 隨機(jī)人群跳躍荷載模型44-46
• 2.8 本章小結(jié)46
• 參考文獻(xiàn)46-48
• 第三章 人與結(jié)構(gòu)相互作用對人致激勵的影響分析48-69
• 3.1 引言48
• 3.2 單人簡化模型與相關(guān)參數(shù)48-52
• 3.3 單人動力簡化模型研究52-58
• 3.3.1 試驗(yàn)樓板與試驗(yàn)設(shè)備52-54
• 3.3.2 人體動力簡化模型參數(shù)試驗(yàn)54-58
• 3.4 人與結(jié)構(gòu)相互作用對人致激勵的影響58-66
• 3.4.1 試驗(yàn)方案59
• 3.4.2 試驗(yàn)結(jié)果59-64
• 3.4.3 有限元對比64-66
• 3.5 本章小結(jié)66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 第四章 大跨樓蓋結(jié)構(gòu)人致振動響應(yīng)分析69-86
• 4.1 引言69
• 4.2 有節(jié)奏運(yùn)動下大跨樓蓋振動69-77
• 4.2.1 有節(jié)奏運(yùn)動下樓蓋隨機(jī)振動模型69-71
• 4.2.2 人-結(jié)構(gòu)耦合振動系統(tǒng)人致振動響應(yīng)時(shí)域分析方法71-74
• 4.2.3 人群-結(jié)構(gòu)-MTMD多模態(tài)耦合振動系統(tǒng)人致振動響應(yīng)理論研究74-76
• 4.2.4 人-結(jié)構(gòu)-MTMD耦合振動系統(tǒng)人致振動響應(yīng)時(shí)域分析方法76-77
• 4.3 大跨樓蓋結(jié)構(gòu)人致振動響應(yīng)分析77-84
• 4.3.1 工程概況77
• 4.3.2 模型建立與動力特性分析77-79
• 4.3.3 人群荷載工況定義79-80
• 4.3.4 確定性荷載人致振動響應(yīng)分析80-81
• 4.3.5 隨機(jī)人群荷載人致振動響應(yīng)分析81-83
• 4.3.6 考慮人與結(jié)構(gòu)相互作用的人致振動響應(yīng)分析83-84
• 4.4 本章小結(jié)84-85
• 參考文獻(xiàn)85-86
• 第五章 大跨樓蓋振動響應(yīng)控制86-93
• 5.1 引言86
• 5.2 消能減振設(shè)計(jì)方案86-87
• 5.2.1 消能減振設(shè)計(jì)原理86-87
• 5.2.2 消能減振裝置參數(shù)87
• 5.3 減振結(jié)果分析87-92
• 5.3.1 確定性荷載減振分析88-89
• 5.3.2 隨機(jī)人群荷載減振分析89-91
• 5.3.3 考慮人與結(jié)構(gòu)相互作用的人致激勵減振分析91-92
• 5.4 本章小結(jié)92
• 參考文獻(xiàn)92-93
• 第六章 總結(jié)與展望93-95
• 6.1 主要工作總結(jié)93-94
• 6.2 研究展望94-95
• 致謝95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：875485