大空间预应力结构施工技术与振动分析

论文摘要

大跨度楼盖已经被广泛应用于办公场所、购物中心、候机室、体育馆等建筑中,这种结构在人行荷载作用下产生的竖向振动舒适度问题逐渐被设计者重视。本文通过实际工程介绍了大跨度预应力框架梁的施工方案,确定了预应力梁的静力测试方案及振动实测方案,并给出振动测试结果;通过数值模拟结果与相应实测结果的对比,确定了适合模拟大跨度预应力楼盖结构动力特性的楼盖模型。本文的主要研究内容有：1通过对实际工程的综合分析,确定了大跨度预应力框架梁的施工方案和预应力梁静力测试方案,给出了预应力筋的有效预应力、预应力施加阶段梁的反拱以及预应力梁内混凝土的温度等内容的测试方法,为大跨度预应力混凝土结构的施工和静力测试提供可靠参考。2介绍了振型分解法和里兹向量直接叠加法两种计算楼板振动的有限元方法；对两种计算方法的模型进行介绍,并给出单元刚度矩阵和单元质量矩阵,通过坐标转换得到了总刚度矩阵和总质量矩阵,最后给出了计算自由振动和受迫振动的计算公式3给出了大跨度楼盖竖向振动的测试方案和测试结果,通过实测得到了沈阳奥体大跨度楼盖的竖向振动一阶频率为4.919Hz,对应的阻尼比为1.32%,二阶频率为8.507Hz,对应的阻尼比为0.97%。4建立三种模拟楼盖竖向振动的有限元模型,通过增大混凝土弹性模量的方法考虑了混凝土结构中普通钢筋和预应力钢筋的作用,利用振型分解法计算三种楼盖模型的自振频率,并将计算结果与实测结果对比,认为板柱模型比其它两种模型更适合于模拟大跨度预应力楼盖结构的动力特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 大跨度楼盖振动舒适度问题研究现状
• 1.2.1 振源——激励荷载的模拟
• 1.2.2 传播途径——楼盖动力特性研究
• 1.2.3 振动接收者——人对楼盖竖向振动的反应
• 1.3 竖向振动舒适度的主要标准
• 1.3.1 振动控制标准的发展
• 1.3.2 代表性标准设计方法
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 预应力梁施工方案及静力测试
• 2.1 有粘结预应力梁施工方案确定
• 2.1.1 施工方案的编制原则及依据
• 2.1.2 材料要求
• 2.1.3 有粘结预应力梁施工工艺
• 2.1.4 有粘结预应力梁施工方法
• 2.2 预应力梁静力检测方案
• 2.2.1 检测目的
• 2.2.2 测试内容和方法
• 2.2.3 工况安排
• 2.2.4 测点布置
• 2.2.5 协调配合工作
• 2.2.6 测点防护与防范
• 2.3 本章小结
• 第3章 预应力混凝土楼盖的竖向振动及动态测试
• 3.1 振型分解法计算楼板振动
• 3.1.1 计算模型
• 3.1.2 单元刚度矩阵和单元质量矩阵
• 3.1.3 坐标转换
• 3.1.4 结构对称性的利用
• 3.1.5 振型分解法主要计算公式
• 3.2 里兹向量直接叠加法计算楼板振动
• 3.2.1 节点转角的缩聚
• 3.2.2 将次梁和板代换为各向异性板
• 3.2.3 里兹向量直接叠加法主要计算公式
• 3.3 大跨度混凝土楼盖的振动舒适度控制
• 3.4 预应力楼盖的动力检测方案
• 3.4.1 动力检测目的
• 3.4.2 工作内容及重点
• 3.4.3 测点布置与时间安排
• 3.4.4 动力测试协调配合工作
• 3.5 实测结果与分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 预应力楼盖竖向振动的数值模拟及对比
• 4.1 工程概况
• 4.2 楼盖的有限元模型
• 4.2.1 柱端简支楼盖模型
• 4.2.2 柱端固支楼盖模型
• 4.2.3 板柱模型
• 4.3 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历