人群荷載的參數識別及其作用下大跨樓蓋振動控制研究.pdf

1、隨著經濟水平的發(fā)展、結構材料及建造工藝的不斷更新，大跨、輕質、柔性、低阻尼結構越來越多，人致振動問題日益突顯，引起廣泛關注。結構上留駐或運動人群在增大結構質量、施加動力荷載的同時還作為具有剛度與阻尼特性的系統(tǒng)與結構存在耦合作用。研究人體動力學模型參數是深入了解這種耦合作用的關鍵因素，同時對分析結構在人群作用下動力特性及動力響應變化規(guī)律具有深遠意義，同時為結構振動控制提供一定的指導作用。此外，多項大跨樓蓋動力特性測試結果研究表明，建筑裝飾

2、面層不僅增加了結構質量，其對結構的剛度也有一定的貢獻，這對結構動力特性的研究具有十分重要的意義。
　　本文基于國內外已有的研究成果，進行了人體單自由度振動系統(tǒng)模型參數的試驗研究，同時考察了人體簡化模型參數變化規(guī)律，并以蘇州工業(yè)園區(qū)體育場為工程背景，通過振動測試和有限元分析，對大跨樓蓋結構進行人群荷載作用下振動響應分析。此外，進行了不同面層的模態(tài)試驗研究，并通過有限元模型對其影響進行分析。主要研究工作和成果如下:
　　1.人體

3、簡化模型參數研究。進行了靜止樓蓋上30人站姿與坐姿人體振動模型及振動樓蓋上5人站姿與坐姿人體振動模型參數識別試驗?；趩巫杂啥群喕瘎恿δＰ湍M留駐人體，建立人體-結構兩自由度耦合系統(tǒng)動力模型并求解動力微分方程，通過模態(tài)測試得到單人留駐前后構件自振頻率及阻尼比，代入方程組得到人體簡化模型基頻及阻尼比，最終得到靜止樓蓋上人體站姿下單自由度模型頻率平均值為5.12Hz，阻尼比36.76％，坐姿下頻率平均值4.92Hz，阻尼比43.93％;振動

4、加速度0mm/s2到300mm/s2時，人正常站立姿勢單自由度簡化振動模型頻率平均值為5.14Hz～4.85Hz，阻尼比平均值為38.71％～43.52％，坐姿情況下，頻率均值為4.96～4.57Hz，阻尼比平均值為41.13％～45.33％。
　　2.設計并澆筑完成了一個混凝土試驗板?？紤]實際樓板邊界條件設計了一個3米×6米樓板來進行模態(tài)試驗，對試驗板進行了Sap2000有限元模擬并進行現場模態(tài)測試，二者吻合較好，第一階模態(tài)頻率

5、為17.900Hz。
　　3.進行了建筑面層對結構動力特性影響分析。進行瓷磚、水磨石、大理石三種不同面層模態(tài)試驗，分析不同面層對結構頻率影響，結果表明:鋪設面層后，結構第一階頻率有所減小，但第二、三階頻率有所增大。有限元模擬建筑面層對結構頻率影響，結果顯示，宜將建筑面層考慮為附加混凝土層，附加層質量取為實際面層重量，附加層厚度建議取29～31mm，此時有限元計算結果與實測值能夠較好的吻合。
　　4.進行了大跨結構現場測試。對

6、蘇州工業(yè)園區(qū)體育場看臺結構進行動力特性測試、人群荷載下的振動響應測試;將測試結果與考慮人-結構相互作用及不考慮該影響兩種情況下結構人致振動響應的計算結果進行對比，結果表明，考慮人群與結構的振動耦合的相互作用所得的響應計算結果小于不考慮該影響計算結果。
　　5.對大跨樓蓋進行了人群荷載作用下的振動響應控制分析。對蘇州工業(yè)園區(qū)體育場建立有限元模型，對結構進行三種不同人群荷載及考慮人與結構相互作用的人致激勵作用下的結構振動控制分析，通過