队列行走作用下楼板振动舒适度分析

以某大跨度钢筋混凝土楼盖模型为对象,采用Midas Gen进行动力时程分析,研究在有队列行走荷载作用下大跨度楼盖的的动力响应特性,分析结构阻尼比、梁高、板厚、附加荷载等因素对大跨度楼面结构振动响应的影响,可为楼盖结构的舒适度设计提供参考。     

有节奏运动荷载作用下大跨度钢筋混凝土楼盖竖向振动舒适度分析

以某学校风雨操场屋顶为研究对象,采用MIDAS/Gen软件进行动力时程分析,研究大跨度钢筋混凝土楼盖在有节奏运动荷载作用下的动力响应特性,分析结构阻尼比、梁高、板厚、附加荷载、荷载分布形式和荷载类型等因素对大跨度钢筋混凝土楼盖结构振动响应的影响。结果表明,增大阻尼比、梁高、板厚和附加荷载,可以减小大跨度钢筋混凝土楼盖的振动响应。     

城市交通枢纽楼面活荷载等效方法研究

提出了考虑单向板长宽比与公交车布置数量的等效均布荷载取值方法,并以某城市交通枢纽楼板为对象开展了楼面等效均布荷载取值研究。首先,在楼板上施加不同布置组合形式的公交车荷载,以确定公交车车轮最不利荷载位置。在此基础上,对规范取值计算出的等效均布荷载与实际车轮荷载进行对比,并引入单向板长宽比与车辆数量参数,在规范计算公式的基础上提出了改进的计算公式。结果表明:规范计算出的绝对最大弯矩不能很好地反映单向楼板受小面积局部荷载的受力特点;考虑长宽比与公交车数量的改进计算公式计算出的等效均布荷载所产生的结构响应与实际车轮荷载产生的结构响应较为相近,且偏于安全;楼板活荷载等效方法与楼板所在结构区域关系较小,均可采用改进计算公式进行计算。     

人群荷载作用结构响应特性分析

以某大跨度钢-混凝土组合楼板模型为对象,采用蒙特卡洛法模拟随机人群荷载,人群荷载考虑随机步频和起步相位,分析了两类人群荷载作用结构响应特性。对人群随机行走,分析了不同人流量和随机步态参数(步频和起步相位)对结构动力响应的影响;对于人群节律性运动(跳舞和健身操等),分析了相位差、接触比和人群密度等因素对结构动力响应的影响。研究表明:对人群随机行走,N人随机行走下结构动力响应与单人响应满足N(1/2)倍关系,可以用来简化计算人群响应;人群简化为相同步频和相同起步相位将会过高估计结构响应。对人群节律性运动,简化为同相位运动会过高预测结构的响应;接触比越大,响应越小;节律性运动下结构响应与人群密度的关系同人群随机行走相同。     

深圳市青少年活动中心大悬挑部位楼板舒适度分析

深圳市青少年活动中心项目位于深圳市福田区红荔路1001号,是集教育、展馆、培训、会议、青少年文体活动为一体的综合性文化建筑,建筑物西北角大悬挑部位为大跨度+大悬挑钢结构组合楼板,刚度及阻尼比普通现浇混凝土楼板小,容易引起舒适度问题,本文采用MIDAS/Gen对该处楼板舒适度进行了分析,根据模态分析找出振动不利位置,通过对不利振动点模拟步行荷载进行时程分析,由分析结构中控制点的振动加速度对楼板结构进行合理的舒适度评价,根据分析结果楼板自振频率及在步行荷载作用下楼板竖向加速度均满足规范要求。     

人行荷载作用下楼板竖向加速度响应研究

楼板竖向加速度是影响楼板舒适度的主要指标.对楼板动力响应公式进行了分析,采用傅里叶级数法对单人行走荷载作用下楼板竖向加速度响应进行了研究,并进行单人行走荷载作用下正方形简支组合板动力响应试验验证,计算结果表明峰值加速度理论值与试验值误差为28.7％.在此基础上分析步频、楼板长宽比对楼板峰值加速度的影响.分析结果表明:楼板长宽比从1.0增大到8.0时,峰值加速度降低73％;在同样的人行荷载作用下且楼板短边尺寸固定的条件下,双向板加速度响应远大于单向板.     

某大跨度结构楼盖振动舒适度分析与控制

为分析与控制某大跨度结构楼盖振动舒适度,以某项目为案例,采用Midas/gen软件进行了有控结构(TMD)和无控结构的舒适度分析,并针对有控结构进行敏感参数分析。分析结果表明:该结构楼盖竖向刚度较小,人行激励下,楼板加速度响应较大,采用TMD减振技术后,楼板加速度响应得到有效降低,减振率最高达70.5%,平均减振率约为54.12%;结构频率的一半或者三分之一可能引起结构的多阶共振,分析设计时应进行重点关注;TMD的分散或集中布置对减振率的影响较小,为方便起吊和安装建议,适当分散布置。TMD频率与楼面竖向振动频率误差越大,相对减振率越小,为确保TMD充分发挥作用,建议TMD生产前应进行结构频率测试,结合测试结果进行TMD的设计和生产。     

考虑人-结构耦合作用的大悬挑拉索结构舒适度分析

采用计算机建模和分析、预测大跨度和大悬挑结构受到人群活动激励而产生的竖向响应是非常重要的课题。人群荷载激励下结构振动响应过程中,人体不仅是荷载激励也是振动参与者,结构振动具有明显的人-结构耦合特性。考虑人-结构耦合作用,区分不同行人密度、步行频率,并采用随机性人群荷载模型,计算某18m大悬挑拉索结构在人群步行荷载激励下的振动响应。结果表明,在端部悬挑区域内加速度响应均小于标准限值70.00mm/s~2,满足舒适度要求;以质量-弹簧-阻尼模型模拟考虑人-结构耦合作用后,人体阻尼用抑制了结构的竖向振动,结构的振动频率没有改变;人群荷载激励频率对结构振动的影响远大于行人密度、数量。     

国内外标准中竖向人致荷载模型的对比及分析

人致荷载模型是人们对结构施加的动力作用的数学抽象,也是面向工程分析的简化方法。上世纪至今,欧美日等国家先后发布了振动舒适度的设计标准,我国在2017年和2019年也发布了《建筑振动荷载标准》和《建筑楼盖振动舒适度技术标准》。各国由于实验方法和计算理论存在差异,人致荷载模型表达式不尽相同。在总结国内外标准中不同的竖向人致荷载模型的基础上,通过计算某大跨楼盖的峰值加速度响应对比各个模型的差异。结果表明,单人步行荷载的楼板峰值加速度响应和荷载模型的一阶动载因子呈正相关;JGJ/T 441的单人步行荷载模型较保守,但人群步行荷载模型可能使结果偏小。     

人群荷载下大型火车站房大跨楼盖振动舒适度控制研究

大型火车站房动力特性复杂,其大跨楼盖在人群荷载激励下容易产生较大振动。通过建立某大型火车站房的整体有限元模型,研究这类建筑中大跨楼盖的振动特性;随后对楼盖在各种不利工况人群荷载作用下的振动舒适度进行分析,重点研究人群荷载的模拟方法;进而在已有研究的基础上,提出在大跨楼盖上布置多组不同参数TMD(MTMD)的振动控制方法。根据大型火车站房的动力特性,对减振系统的布置位置以及参数设置提出实用的设计方法,其中各TMD的自振频率需要结合结构竖向自振频率以及人群荷载的激励频率来确定。工程实例的减振分析结果表明,设置MTMD系统并合理选取其参数后,人群荷载激励下楼板的竖向振动均可以得到较好的抑制,平均减振效果可以达到34.5%,从而使结构在使用时满足人体舒适度的要求。研究工作对同类大跨度楼盖的振动舒适度的分析和控制系统的设计具有重要参考价值。     

大跨楼盖结构减振设计与分析

针对大型火车站房的大跨楼盖的振动舒适度问题,围绕基于人体舒适度的大跨楼盖减振设计理论和方法,首先介绍了新研制的可调节刚度调谐质量阻尼器（tuned mass dampers,简称TMD）;随后,系统研究了各种可能引起动力效应的人体活动,建立了起立、步行等人致动力荷载的模拟方法,进而给出基于有限元模型的大跨楼盖人致振动分析方法;在分析大跨楼盖多重调谐质量阻尼器（multiple tuned mass dampers,简称MTMD）减振机理的基础上,借鉴已有的MTMD研究成果,提出了考虑人体舒适度的大跨楼盖MTMD减振设计方法;据此对数个大型结构开展了MTMD减振设计、分析与现场实测研究。理论和实测结果表明,利用本文方法设计的MTMD系统可以有效地控制大跨楼盖的竖向振动。本文的可工作为类似的大跨楼盖的振动舒适度的分析和控制系统的设计提供参考和借鉴。图18表10参13     

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。     

行走激励下大跨度空腹夹层板结构振动舒适度分析

随着大跨结构的发展,舒适度已成为评价楼盖结构性能的重要指标。针对大跨度空腹夹层板楼盖,考虑行走路线和步行频率影响进行了振动响应计算。分析表明,空腹夹层板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;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;定点激励法计算的峰值加速度要低于通过低阶振型中心行走路线的计算结果,据此评价楼盖舒适度是有局限性的;楼盖上不同感受点的加速度响应峰值是不同的,较大的加速度响应峰值只出现在低阶振型中心周围。     

行车荷载下大跨度钢筋混凝土楼盖舒适度评价

收集了国内外对钢筋混凝土大跨度楼盖舒适度的评价标准,采用时程分析方法,对瑞安客运中心停车站房的一块大跨度钢筋混凝土楼盖在汽车行驶荷载作用下的动力反应和最大加速度进行了有限元分析和舒适度评价,讨论了汽车荷载作用位置和行驶速度对舒适度的影响。     

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.     

大跨度梯形钢屋架双坡屋盖风振响应和风振系数研究

基于随机振动理论,在频域内采用风力谱分析法进行大跨度梯形钢屋架双坡屋盖随机振动分析,用Davenport风速谱计算屋盖的风振响应和风振系数.讨论基本风压、屋盖跨度、屋盖重量、阻尼比、地貌类别和支座约束等参数对风振系数的影响,利用参数分析的结果,归纳出大跨度梯形钢屋架双坡屋盖风振系数实用公式.     

武汉火车站大跨度楼面结构振动舒适度研究

武汉火车站楼面结构具有平面尺寸大、跨度大、支撑构件复杂、楼面形状不规则、荷载大、梁高受限制等特点。这些特点导致楼面结构竖向自振频率较低,在人的行走和跳跃激励下有可能产生较大的动力响应,从而引起楼面人员的不舒适。对历史上楼面振动舒适度的评价标准进行了归纳总结,并提出适合楼面结构的舒适度评价标准;对武汉火车站大跨度楼面结构在行走和跳跃激励下引起结构的振动加速度进行了计算,并进行了相应的舒适度评价,结果表明,在人的行走和跳跃下不会引起楼面人员的不舒适。     

沈阳奥体中心大跨度预应力混凝土楼盖动力特性实测与分析

大跨度预应力混凝土及钢-混凝土组合楼盖在体育建筑、大跨空间结构及高层建筑中的使用越来越广泛。由于大跨度楼盖阻尼小、基频低,在人日常活动激励等作用下会产生竖向振动,超过一定限度时会影响使用者的舒适度。因此,大跨度楼盖竖向振动舒适度问题日益受到重视。沈阳奥体中心综合体育馆三层楼盖主梁跨度41.5 m,是目前国内体育建筑中跨度最大的混凝土楼盖系统。本文针对此楼盖系统的动力特性进行了现场实测,并与理论分析结果进行了比较。     

青岛体育中心综合训练馆大跨混凝土楼盖振动舒适度测试与分析

通过建立竖向振动舒适度长期监测系统,测试了青岛体育中心综合训练馆大跨度混凝土楼盖在主体结构完成、木地板铺设完成、整体结构完成等4个典型阶段的动力特性;实测了在单人行走、多人齐步行走、多人跳跃、多人随机及正常比赛训练等多种激励情况下结构楼面的加速度反应,并与有限元分析及英国混凝土协会建议的计算方法（CCIP-016）进行...     

大跨度楼面人致振动问题的分析与设计方法

对楼面结构人致振动问题中的荷载模式、分析方法、舒适度标准、舒适度评估与应对措施方面研究进行了总结,在此基础上提出楼面结构人致振动问题的分析流程,并给出了一个应用该流程对健身房楼面振动进行分析、评估和加固的实例,以供参考。