意杨旋切板胶合木正交肋梁箱型楼盖振动特性试验研究

为研究意杨旋切板胶合木(laminated veneer lumber, LVL)正交肋梁箱型楼盖竖向动力特性和人致激励响应规律，对6个足尺箱型楼盖进行了模态测试和人致振动试验。基于振动响应(峰值加速度和加速度振级)结果，分析了箱型楼盖的构造形式和人致荷载工况对楼盖振动响应的影响。结果表明：刨花板(oriented strand board, OSB)厚度、肋梁高度和短肋梁间距分别为18.3、285 mm和600 mm的箱型楼盖具有最大的第一阶自振频率和阻尼比，呈现最优动力特性；箱型楼盖的峰值加速度随着OSB覆面板数量和肋梁高度的增加而减小，随着OSB覆面板厚度和短肋梁间距的增大而增大；随着步频和行走人数的增加，楼盖的峰值加速度逐渐增大；当步频相同时，箱型楼盖在单人跳跃下的峰值加速度比原地踏步或连续行走时的大。提出了箱型楼盖一阶自振频率和在单人行走或跳跃下峰值加速度的计算方法，计算值与试验值吻合良好。     

木楼盖环境激励与冲击激励下振动测试与舒适度分析

为了满足人们对木结构建筑舒适度的客观要求,采用环境激励法和冲击激励法,对一栋设置6个测点的二层轻型木结构居民楼的楼盖结构,开展了环境激励下楼盖结构的基频测试,冲击激励下的球类激励和人行激励动态振动测试,并对以上测试所得的基频、加速度峰值、速度峰值和有效值等结果进行了舒适度分析。研究表明,本楼盖结构在环境激励和冲击激励方式下实测基频均高于4.5Hz,可满足舒适度要求;冲击激励方式下实测加速度峰值最大值为407.2mm/s²,人体处于明显感觉到与感觉不舒服之间;速度峰值最大值为5.606m/s,满足舒适度标准要求;加速度有效值的最大值小于0.45m/s²,满足建筑舒适度要求。综合评价本楼盖结构满足舒适度要求。     

带肋箱板式钢结构住宅底部加强区墙体抗震性能试验研究

提出一种带加劲肋和混凝土约束面板的组合钢板墙,主要应用于箱板钢结构装配式住宅底部加强区。设计制作了2个1/3比例的钢板墙试件,1个为带竖向加劲的钢板墙,1个为带竖向加劲和混凝土约束面板的组合钢板墙,并进行了低周反复加载试验。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、变形性能等,重点分析了混凝土约束面板对试件抗震性能的影响。试验结果表明:带竖向加劲钢板墙试件的破坏始于钢板和加劲肋的屈曲,组合钢板墙试件的破坏始于钢板的屈曲和混凝土板产生裂纹;最终破坏时,带竖向加劲肋的钢板墙上形成稀疏的大尺寸交叉拉力带,而组合钢板墙则是在加劲肋与螺栓围成的小区格内形成"棱台"状交叉拉力带;相比于只带竖向加劲肋的钢板墙,组合钢板墙承载力更高,延性更好,滞回曲线相对饱满,耗能能力更强,抗侧刚度和承载力退化更缓慢。     

钢结构登机桥的竖向TMD减振控制

当钢结构登机桥跨度较大时,其竖向自振频率接近人行走或者跑动的频率,容易产生共振;此时,竖向加速度将超过人体舒适度极限,给登机者心理上造成恐慌。采用调谐质量阻尼器(TMD)来达到减少登机桥的竖向振动反应将是一个很好的办法。本文简单介绍了行人载荷模型,并结合一座40m跨钢结构登机桥实例,采用SAP2000有限元软件进行了竖向TMD减振控制计算;采用TMD后,登机桥的最大加速度大幅减小,满足了舒适度的要求。结果表明,TMD是钢结构登机桥竖向舒适度控制的有效手段,望其能对今后类似工程提供参考。     

竖向加劲肋对钢板筒仓环向应力影响的研究

以直径为22 m,高为24 m的焊接钢板筒仓为研究对象,应用有限元分析软件SAP2000与Midas Gen对不同加劲肋间距的钢板筒仓进行单工况静力分析,探讨了不同的竖向加劲肋间距对钢板最大环向应力的影响,为工程设计与科学研究提供参考依据。     

某养老院钢框架楼盖结构舒适度分析及TMD振动控制应用

随着我国装配式钢结构的发展,越来越多的新建养老建筑选用钢结构。但钢结构自身固有频率相对偏低,阻尼较小,在受到人群同步激振中往往会激发共振进而影响结构的正常运作,严重影响建筑应用舒适度。老人对建筑舒适度要求较高,因此需针对钢结构养老院的楼盖舒适度进行分析。本文应用MIDAS Gen软件对某钢结构养老中心的钢框架楼盖结构进行舒适度分析,并就调谐质量阻尼器TMD增加楼盖结构舒适度问题进行研究,实现对楼盖结构振动的有效控制。结果显示,应用TMD减振效果可达63%,因此TMD能有效地减小振动幅度从而增强楼盖结构的舒适度,在该工程中应积极选用。     

上海崇明体育训练基地7#篮球馆大跨度楼盖竖向振动舒适度分析

上海崇明体育训练基地7#篮球馆为篮球运动员进行训练及比赛的场所,楼盖采用钢桁架及组合楼板体系,最大跨度达37m,由于其上进行有节奏运动,容易诱发楼盖体系的竖向振动,造成人员不适。分别采用规范中的简化计算方法及详细的有限元分析计算结构的加速度响应,考虑了运动员跑动及跳跃等多种工况,并以0.5m·s-2为竖向加速度限值,给出了3种楼盖体系方案的舒适度评价。结果表明,可通过适当加大次梁截面及楼板厚度等措施来控制楼盖的舒适度,该工程楼盖体系具有适宜的刚度和舒适度。     

某项目大跨度钢结构连体楼盖减振分析

项目位于广东省肇庆市高新区,其中两栋为连体结构,主体高度47.3 m,且连体部位跨度约30 m。主体结构采用钢筋混凝土结构,连体部分采用钢结构。由于连体跨度较大,大跨度钢结构楼盖也存在着竖向刚度较弱、自振频率较低、易受人行荷载激励等问题,影响了楼盖的振动舒适度。故通过有限元软件计算分析,来判断其舒适度。在舒适度不满足相关规范要求时,通过设置调谐质量阻尼器（TMD）的方法,以达到抑制人行荷载作用下的楼板振动。最后通过理论分析和数值模拟,对不同调谐质量阻尼器（TMD）的布置方案的减振效果进行了比较和评估,得出结论：TMD的布置应结合楼板的实际振动频率及布置TMD后的振动频率确定,并尽量布置在跨中位置,减振效果最好。     

大沙河文体中心大跨度悬挂羽毛球馆楼盖竖向振动舒适度分析及减振设计

大跨度悬挂结构动力特性复杂,在悬挂楼盖上进行室内体育活动容易产生较大振动。大沙河文体中心在标高39.2m处设置了4榀跨度为58.8m的钢桁架以悬挂58.8m×88.8m的羽毛球馆楼盖;采用SAP2000软件对整体结构进行有限元时程分析得出,羽毛球馆楼盖在有节奏运动荷载激励下,楼盖竖向振动产生的有效最大加速度为0.911m/s²,大于《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》(JGJ/T 441—2019)规定的限值0.5m/s²;通过增加调频质量阻尼器(TMD)进行减振控制后,楼盖竖向振动产生的有效最大加速度为0.467m/s²,减振效果明显,能够满足规范对楼盖舒适度的要求。     

人行荷载下楼板舒适度分析与对比

文中通过对12m×12m柱网的单向次梁组合楼盖进行舒适度分析,采用不同有限元软件对舒适度指标:第一阶竖向自振频率和竖向振动峰值加速度进行分析,与规范公式算法进行对比。结果表明峰值加速度公式计算结果与人行激励有限元分析结果基本一致,由于峰值加速度计算公式中参与振动的楼盖有效重量计算较复杂,对于平面布置复杂的楼盖建议采用有限元分析方法。通过实际算例分析对比,为类似项目的舒适度分析提供有益思考。     

人行荷载激励下大跨楼盖振动舒适度控制研究

针对某大跨度连体楼盖结构的舒适度问题,通过建立有限元整体模型,研究大跨楼盖的振动特性.模态分析表明该楼盖的一阶竖向振动频率与人行频率非常接近,因此在大量人群荷载激励下极易引起舒适度问题.采用结构减振控制理论,选用多重调谐质量阻尼器(MTMD)对结构在不同人群密度、不同人行频率的人行荷载作用下的振动进行控制.按本文方法在合适部位布置TMD后,所有工况下加速度峰值均能满足舒适度要求.对大跨楼盖结构人致振动控制的研究具有参考意义.     

《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》的理解与应用——钢板剪力墙（二）

钢板剪力墙具有构件形式简单、连接节点容易实现、受力性能优良等优点，在多高层钢结构建筑中的应用日益广泛。根据《钢结构与钢-混凝土组合结构设计方法》,介绍了考虑竖向加劲肋共同受力时钢板剪力墙的受压稳定计算方法和竖向加劲肋门槛刚度的计算方法，给出了与现行规范计算方法的结果对比，同时还介绍了钢板剪力墙上开设门洞的设计方法。希望可为实际工程项目中钢板剪力墙的设计提供参考。     

大跨度钢结构楼盖竖向振动舒适度的研究

以某工程60m跨度钢结构楼盖为背景,对大跨度钢结构楼盖舒适度的校核与改善做了研究。在楼盖中采用了多点TMD-粘滞流体阻尼器消能减振系统,对楼盖减振前后在各种不利工况作用下的动力响应采用SAP2000进行了计算分析。为了验证减振效果,对楼盖的实际动力特性及楼盖在安装阻尼器前后的响应作了现场测试,试验结果与理论计算基本一致。实践表明,多点TMD-粘滞流体阻尼器消能减振系统对于大跨度楼盖竖向振动舒适度的改善具有一定效果,可以在类似大跨楼盖结构中推广。     

竖向肋对夹层结构防撞套箱的受力影响

针对夹层板制作的圆端形桥墩防撞浮箱,采用静力等效的荷载作用方式,通过箱内竖向加劲肋参数的改变计算分析碰撞点附近浮箱钢板应力的分布规律和变形。结果表明:不同数量的竖向加劲肋均能有效降低防撞箱撞击点附近的应力,但对于外层钢板不同方向的应力减小程度是有差异的;应在浮箱容易被撞击的部位设置一定数量的加劲肋;但实际受撞时只有撞击点处的加劲肋对改善防撞箱受力和变形作用明显,其余加劲肋起的作用很小。     

考虑竖向荷载的外包装饰层钢板剪力墙抗震性能试验研究

为研究实际钢结构住宅项目中钢板剪力墙最真实的抗震性能和外包装饰层的变形能力,设计了4榀足尺钢管混凝土框架-竖向加劲钢板剪力墙试验构件,对受竖向荷载作用下的钢板剪力墙试件进行了拟静力试验,对比研究了外包装饰层、竖向加劲肋布置方式对钢板剪力墙结构抗震性能的影响。研究结果表明：在竖向荷载和水平往复荷载共同作用下,钢板剪力墙试件仍具有较高的承载力,优良的耗能性能和延性。钢板剪力墙外包的砌体装饰层可提高钢板剪力墙在地震作用下的初始刚度与耗能能力,但会加快试件达到峰值荷载后承载力的退化,而对钢板剪力墙构件的峰值荷载、延性系数以及刚度退化并无显著影响。竖向加劲肋等距布置的钢板剪力墙峰值承载力略高于不等距布置的试件,而两种加劲肋布置方式对试件其他方面的性能影响较小。在试验和已有文献的基础上,提出了应用于该类贴砌式外包装饰层钢板剪力墙在地震作用下的有害位移角分级方法。     

箱板式钢结构住宅底部加强区组合钢板墙抗震性能试验研究

带混凝土约束面板的组合钢板墙具有合理的破坏模式和良好的抗震性能,可用于箱板式钢结构住宅的底部加强区。在前期有限元分析和试验研究的基础上,设计制作了2个1/3比例的组合钢板墙试件,并进行了低周反复试验。研究了试件的破坏过程、破坏模式、承载力、变形性能等,重点分析了螺栓间距、加劲肋的布置方式等对试件抗震性能的影响。试验结果表明:加劲肋的设置会明显改变钢板墙的破坏模式和抗震性能,即未设置L型加劲肋的组合钢板墙,破坏时只在T型加劲肋两侧形成明显的交叉拉力带,且试件的承载力较低,滞回曲线捏缩严重,耗能能力相对较差;增大螺栓间距的组合钢板墙,破坏时只在中部两排螺栓间形成明显的交叉拉力带,且试件的承载力下降,延性也降低,耗能能力相对较差。提出了箱板式钢结构底部加强区墙体设计的建议。     

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。     

国家体育场扭曲箱形构件抗弯试验

为研究国家体育场钢结构扭曲箱形构件的抗弯性能,完成了4个1/2.5缩尺试件的往复加载试验,试件的变化参数为壁板宽厚比和箱形截面内的加劲肋间距。试验结果表明,试件的破坏形态为壁板受压局部屈曲导致丧失承载能力,板件宽厚比过大是导致局部屈曲的主要原因。壁板宽厚比为120、加劲肋间距与壁板厚度之比由120减小至80时,试件的初始刚度增加很少,抗弯承载力和变形能力没有增大;壁板宽厚比为80、加劲肋间距与壁板厚度之比由84减小至54时,或加劲肋间距与壁板厚度之比为80、壁板宽厚比由120减小至80时,试件的初始刚度增加,抗弯承载力增大,抗弯性能得到改善。     

长沙国际会展中心精品酒店楼盖人致振动舒适度试验研究

选取长沙国际会展中心配套精品酒店第三层会议室27.3 m×15.6 m装配式钢结构集成楼盖建立足尺模型进行人致振动舒适度试验,获得该楼盖在单人行走、5人行走和10人行走等8种激励工况下的加速度响应,测试结果表明该集成楼盖人致振动舒适度满足要求。采用行走路线法对上述行走激励工况进行有限元模拟,将计算值与实测值对比,数据吻合较好。研究发现,当沿楼盖X向行走时,楼盖加速度响应较大于沿Y向行走;各主板间采用的灌缝处理削弱了楼盖的整体刚度;对人流进行分流可以有效的降低楼盖人致振动响应。     

大跨胶合木拱桥人致振动及其优化控制

现代胶合木结构人行桥因轻质高强材料的使用而变得轻柔和低阻尼化，无论采取何种结构形式其基频均难以避开步行频率范围，桥梁将产生共振。为研究木结构人行桥的人致振动特性，舒适度评价和减振优化控制方法，进行了一座大尺寸胶合木拱桥模型的人致振动试验和ANSYS有限元仿真分析。分析结果很好地预测了多重调谐质量阻尼器(MTMD)的减振效率，与试验测试结果吻合良好，验证了该方法的可靠性和实用性，可以应用于木结构人行桥的振动优化控制。研究表明：空载时竖向基频小于3Hz、满载时(2人/m2)横向基频小于1.2Hz的木结构人行桥，需要分别检算其在单人和人群共振荷载作用下的竖向和横向加速度峰值是否小于舒适度容许值；采用固定位置集中加载(原地踏步)代替行人移动作用对人行桥激振，既能简化求解过程，又使结果略偏安全；MTMD在其参数经遗传算法优化后可以将木结构人行桥在共振频率附近较窄频带内的动力响应控制在容许范围内。