大跨度装配整体式钢网格盒式结构楼盖舒适度分析

针对大跨度装配整体式钢网格盒式结构中的钢-混凝土协同式组合空腹夹层楼盖,考虑行走路线进行了振动响应计算.分析表明,楼盖低阶振型表现为竖向振动;采用行走路线法评价楼盖舒适度时应根据实际情况采用较长的路线并使其通过低阶振型中心.在此基础上进行了参数化分析,考虑了上、下肋刚度及上覆混凝土板厚度对舒适度的影响.在此类楼盖的实际工程应用中,可以在满足经济条件下适当增大上、下肋刚度或混凝土板厚度,从而满足舒适度的要求.     

大跨度空腹夹层板楼盖基于行走路线法的舒适度时程分析

随着空间楼盖结构的发展,楼盖结构的舒适度评价显得越来越重要.针对大跨度空腹夹层板楼盖结构,考虑跨高比、空腹率、表层薄板厚度、边梁宽度等参数的影响,采用行走路线法对空腹夹层板进行时程分析,计算楼盖加速度响应,并拟合峰值加速度的计算公式.分析结果显示,空腹夹层板楼盖加速度峰值位于规范限值附近,工程设计有必要进行舒适度分析;跨高比、空腹率、表层薄板厚度对加速度峰值影响较大,选型时应恰当取值.     

新型预制装配式楼盖人行荷载下舒适度试验研究

选取自振频率与峰值加速度双控标准,对新型楼盖进行人行荷载下的舒适度试验,分析了各行连接件、步频、人群规模、行走路线、人行荷载布置方式等因素对楼盖竖向振动的影响,结果表明:跨中连接件对楼盖振动的影响大于其他位置的连接件;步频及人群规模越大,振动响应越大;最不利的行走路线是沿横板向行走并通过低阶振型中心;最不利的布载方式是常规板双侧布置人群荷载。5种因素对楼盖的影响程度由大到小依次为:各行连接件、步频、人行荷载布置方式、行走路线、人群规模。选取最不利情况对楼盖进行了舒适度分析,结果表明该楼盖满足舒适度要求。     

钢空腹夹层板楼盖结构舒适度动力时程分析

对于大跨度楼盖结构,楼盖舒适度是一项重要评判标准。当不能满足要求时还会严重影响楼盖的正常使用。本文使用大型有限元软件SAP2000,选取行走路线单点激励法对钢空腹夹层板楼盖结构进行自振频率和竖向振动加速度峰值分析,以对该种新型楼盖结构的实际工程提供设计依据。     

某大跨度混凝土空腹夹层板楼盖分析与设计

钢筋混凝土空腹夹层板是基于多层大跨度楼盖需要产生的新型结构体系,该结构体系是由上下肋和其间设置的剪力键组成的、考虑剪切变形的空间楼盖。潍坊体育运动学校排球训练馆楼盖采用大跨度钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构体系。通过分析结构的实际受力状态,采用实用计算方法对关键构件和节点的计算与构造进行了介绍。建立有限元模型分析空腹夹层板楼盖结构的自振特性,分析了步行和跳跃激励作用下楼盖结构的振动加速度响应和加速度自功率谱,舒适度满足规范要求。结构受力和抗震性能满足要求,结构安全可靠、使用舒适,并具有较好的经济性。     

大跨度U形钢-混凝土组合空腹夹层板楼盖舒适度实测分析

以贵州省博物馆红军长征馆为例,利用环境激励,采用频域法模态拟合方法对该大跨度U形钢-混凝土组合空腹夹层板楼盖进行了现场竖向振动模态测试和人员作用下的舒适度分析,得到了该楼盖结构前6阶竖向自振频率、振型、竖向加速度时程曲线以及实测加速度的最大值,采用有限元分析方法对实测自振频率和振型进行了对比分析。分析结果表明:模态分析中楼盖竖向第1阶自振频率的有限元分析结果和实测结果均满足现行规范要求;舒适度分析中楼盖竖向峰值加速度实测结果满足规范小于0.005g的要求,不会引起人员不适;由于隔墙和约束的原因导致有限元分析结果与实测结果不一样,但是相差大小在正常范围内。     

踮脚和跳跃荷载下四边简支全装配式RC楼盖振动特性试验研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(简称全装配楼盖)竖向动力特性与人致激励响应规律,进行了2个全装配楼盖和1个现浇楼盖在四边简支条件下的动力试验,并施加了多种人致振动激励,分析了楼盖在踮脚和跳跃荷载下的振动特性。结果表明：全装配楼盖的自振频率小于现浇楼盖的,而阻尼比相对于现浇楼盖的有较大提高,前3阶的振动模态中只有第1阶与现浇楼盖的相同;板缝连接件可有效传递全装配楼盖横板向振动,大幅提高其振动频率、减小楼盖振动响应;连接件数量和位置对全装配楼盖竖向振动响应有较大影响,跨中连接件的影响最显著;随着荷载频率和行人的增加,全装配楼盖的峰值加速度逐渐增大,荷载越靠近楼盖中心则峰值加速度越大,单人激励下全装配楼盖与现浇楼盖的峰值加速度差值大于多人激励下的;全装配楼盖的振动频率满足舒适度要求,但峰值加速度响应不满足舒适度性能指标,设计中可根据要求选择连接件规格和数量,以达到自振频率和峰值加速度双控条件下的舒适度评价标准;基于正交各向异性双向板振动理论提出用于预测全装配楼盖自振频率和峰值加速度的计算方法,所得理论值与试验值吻合良好。     

考虑人-结构相互作用装配式轻质楼盖振动舒适度评估

考虑人-结构相互作用,精确评估了装配式轻质楼盖的振动舒适度,评估结果以概率的形式给出,并通过半刚性约束提高了楼盖振动舒适度。建立了行人-楼盖相互作用的耦合振动控制方程,控制方程是与时间相关含Dirac函数的偏微分方程,用微分求积-积分求积(DQ-IQ)混合法进行处理,得到楼盖的加速度响应。以轻质、模态较为密集的冷弯薄壁(CFS)组合楼盖为例,分别用振型分解法和DQ-IQ混合法计算当行人以中速步频通过楼盖时楼盖的加速度响应,对比两种方法的计算结果,验证了DQ-IQ混合法的准确性。行人以中速步频通过楼盖时,得到相应步频下楼盖特定的峰值加速度对应的概率值以及不大于某个特定峰值加速度累积概率值,并统计了在半刚性约束下取不同刚度系数楼盖满足舒适度限值时的累积概率。结果表明,采用半刚性边界条件时,通过增大刚度系数可降低楼盖的加速度响应,增大楼盖舒适度累积概率,使得楼盖满足舒适度要求,当刚度系数为10.5时,楼盖舒适度概率达到100%。在考虑装配式楼盖振动舒适度要求时,刚度系数可为设计时边界条件转动刚度的选取提供参考,可为设计时半刚性约束系数的选取提供参考。     

板缝连接对全装配RC楼盖竖向振动特性的影响研究

为研究分布式连接全装配RC楼盖(DCPCD)中板缝连接对楼盖振动特性的影响,进行了2个DCPCD试件和1个现浇楼盖试件在四边简支条件下的对比试验。采用锤击法对3个试件进行模态试验,研究板缝连接件对DCPCD的模态振型、阻尼比和自振频率等模态参数的影响,并施加多种人行荷载激励,研究板缝连接件对DCPCD振动响应的影响。结果表明：板缝连接件可有效提高DCPCD的整体性,降低结构阻尼比,增大自振频率,大幅降低振动加速度;对基于正交双向异性板振动理论得出的DCPCD自振频率和峰值加速度的理论方法进行计算对比,与试验值吻合良好;分析了不同边界支承条件对DCPCD舒适度的影响,可通过改变边界支承条件使DCPCD满足舒适度要求;基于舒适度和经济性的考虑,建议横纵向刚度比取值在0.3～0.75之间。     

装配整体式正交正放H型钢空间钢网格楼盖在人致荷载下的振动研究与参数化分析

介绍了一种新型空间楼盖结构,该楼盖的上、下层为H型钢肋,中间由方形钢管剪力键连接.以某实际工程为例,通过数值模拟方法,在行走、跳跃、起立3种具有代表性的人致荷载激励下,验算了楼盖的结构动力时程响应,计算每种工况的峰值加速度,并与舒适度评价标准限值进行对比.通过参数化分析方法,对楼盖进行了模态分析和动力时程分析,将各参数变化对自振频率和竖向振动的影响进行了分析.分析表明楼盖的自振特性类似于实心平板,低阶振型主要表现为竖向振动,结构具有良好的抗振性能,可以满足正常使用条件下的舒适度要求.     

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明：随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15Hz,峰值加速度不大于0.15m/s²。     

人行激励下压型钢板-混凝土组合楼盖舒适度分析

为研究人行激励下大跨度楼盖结构的舒适度问题,对目前比较流行的压型钢板-混凝土组合楼盖体系进行有限元建模,在此基础上进行瞬态振动的分析,将得到的结果与美国规范AISC 11的计算结果和标准进行对比。结果表明:AISC 11计算方法对人行激励的简化并不合理,造成峰值加速度与实际误差较大,偏于不舒适;人行激励模型考虑了多阶简谐激励的作用和人行激励作用位置的变化以及人与楼盖相互作用的过程,更贴近实际。     

Vibration serviceability of pre-stressed concrete floor system under human activity

A comprehensive research was undertaken to study the vibration serviceability of a long-span pre-stressed concrete floor system intended to be used in an indoor badminton court, using the field test and finite element method. Specifically, heel-drop was adopted to capture the natural frequencies and modal damping ratios of the floor system and the tests for jumping impact and different types of human excitations (walking, running and hopping) were performed to capture the acceleration responses. The floor system is found to have low frequency and modal damping ratio. The comparison of the experimental results with the published values from China’s design code, AISC design guide and PCI design handbook indicates that the pre-stressed concrete floor system exhibits satisfactory vibration perceptibility overall. The acceleration threshold value given in the China’s code and AISC design guide may be conservative for the pre-stressed concrete floor under hopping excitation. For determining the fundamental natural frequency analytically, fixed-pinned support condition is recommended for accounting for the effect of adjacent structures on floor stiffness. Coefficients β_rp is proposed to calculate the RMS acceleration conveniently by hand.     

青岛体育中心训练馆大跨楼盖人致振动实测与分析

在青岛体育中心训练馆大跨楼盖上安装了振动监测系统,监测楼盖在使用状态下的振动幅值并进行振动舒适度的评估。基于ANSYS通用有限元软件建立了该楼盖的分析模型,并施加单人及群体荷载,计算得到的响应与实测响应进行了比较,结果表明,该建模方法及荷载取值合理。     

大连国际会议中心楼盖振动测试与分析

大连国际会议中心15.30m标高平台周圈均为大悬挑结构形式,各会议厅也主要采用大跨度钢楼盖,对人行激励可能会非常敏感。而该建筑功能对舒适度的要求较高,所以需重视人行激励下的楼盖振动问题。本工程中较多地采用悬挑与大跨度的结构形式,所以楼盖的竖向振动就成为比较重要的问题。对结构自振特性做了初算,并进行了现场测试,根据现场测试结果调校模型,将加速度分析结果与实测结果进行比对。列出了各分区的自振特性,根据各分区的功能情况进行加速度分析,并将达沃斯会议厅随机振动分析的加速度情况和国际标准组织ISO的方法进行了比较。     

步行荷载的功率谱模型及其应用研究

基于傅里叶级数的步行荷载确定性模型，由于忽略了荷载的随机性，会高估人行桥、大跨度楼板在共振作用下的动力响应。为此，应考虑行人步行荷载的随机性，在1007条连续步行荷载记录的基础上，提出了前4阶主谐波和次谐波局部区域的功率谱建模方式。各阶谱线经行人体重、各阶能量、步行频率和阶数归一化后可统一表达为两项高斯函数之和的形式，模型中参数由试验数据统计分析得到。结合随机振动理论，给出了由步行功率谱计算楼板加速度响应的方法。通过理论计算值与10m×6m楼板模型的试验值以及火车站楼板实测对比，可知，所建议的功率谱模型的预测结果合理。     

人行荷载作用下大跨楼盖多模态振动控制方法研究

对于模态频率密集分布的大跨楼盖,往往存在多个模态能够被人行荷载激发产生共振,目前对此类问题尚无完善的振动控制方法。以大跨楼盖为对象,采用调谐质量阻尼器（TMD）,基于人行荷载幅值的频域分布,针对与楼盖各共振模态形状相关并能激发楼盖最不利振动的荷载激励条件,提出了采用有限数量TMD对楼盖多个振动模态进行综合控制的设计方法。以某大跨楼盖的多重调谐质量阻尼器（MTMD）减振设计为例,首先采用有限元方法模拟实际人行作用下的楼盖反应并检验振动控制的效果,然后对比了多模态优化方法和单模态优化方法设计的MTMD对频率不同疏密程度分布的楼盖振动模态进行减振控制的效率。结果表明,考虑多模态叠加设计MTMD能够对整个人行激励频带范围内的楼盖振动模态进行综合控制,实现了楼盖各个共振模态处响应峰值的一致性,对模态频率分布较密集楼盖的减振具有更好的适用性。另外,楼盖的不利振动不仅由低阶模态控制,人行激励下楼盖高阶模态共振同样产生非常不利的影响。     

行人-结构竖向动力耦合效应试验研究

对于轻质大跨度钢桥结构,行人-结构之间的相互作用会使结构动力特性和行人荷载特性发生改变。为此,针对行人-结构竖向动力耦合效应对结构动力参数和行人荷载动载因子的影响进行试验研究。通过测试行人在8种不同步行频率下行走时结构的动力响应,得到60人次554组有效加速度响应时程,进行运行模态分析;利用无线六轴蓝牙加速度传感器,分别在刚性地面和柔性桥面上开展了3种不同步行频率下行走激励的动力特性试验,得到了60人次1200条有效加速度时程,并对其进行傅里叶变换。结果表明：考虑行人-结构竖向动力耦合效应,人行桥自振频率略有减小,阻尼比显著增加,且随着同步行走人数的增加,结构频率及阻尼比变化率逐渐减小。由于桥梁自振力的存在,行人荷载作用于刚性地面上的动载因子(dynamic load factor,DLF)大于柔性地面上的,试验结果表明,相较于刚性地面,行人在柔性桥面上行走时的第一阶动载因子减小14.7%。给出了刚性地面和柔性桥面前四阶行人荷载动载因子拟合公式,其可为柔性结构下考虑行人 结构相互作用的生物力模型的建立提供参考。