轻型大跨结构人致振动特性研究及振动控制

论文摘要

随着经济的发展和技术的进步,现代建筑结构形式变得越来越复杂,跨度越来越大,再加上轻型高强材料的应用,使得现代建筑结构多向轻型大跨方向发展,其自振基频可能与人的活动频率接近。因此可能在人的日常活动作用下产生较明显的振动,从而反过来又影响人的舒适性。本文的研究目的就是分析轻型大跨结构在正常行走、跑步、跳跃、韵律性活动、起立等常见人群活动作用下的振动特性,从人的舒适性方面提出其振动控制标准,初步建立一套轻型大跨结构人致振动控制设计理论,为我国越来越多类似结构的设计和未来我国相关规范规程的制订提供参考。本文结合长沙火车南站大跨结构分析实例,对其候车层的人致振动特性进行了详细的分析,主要工作和研究成果有：1、对结构的自振频率、振型、阻尼等动力特性进行了详细的分析,包括求解自振频率的解析法、能量法、集中质量法等,求解阻尼的振动衰减率法、共振放大法及半功率点法,并比较了各种计算方法的优劣及适用范围；2、对常见的人群活动产生的荷载（简称人致荷载）进行了详细的讨论,建立了相应的数学简化模型,如傅立叶级数模型、冲量模型、随机模型,并着重阐述了傅立叶级数模型；3、从人对振动舒适性要求的角度出发,分析了大跨结构在各种常见人致荷载作用下的振动控制标准,着重阐述了国际标准ISO2631-2：2003和AISC（美国钢结构协会）推荐的振动控制准则；4、对不满足人致振动控制标准的轻型大跨结构,简述了其可选用的减振措施,详细分析了各种减振措施的使用条件和适用范围,并着重讲述了调谐质量阻尼器（TMD）的减振原理及实际应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 人致荷载的研究
• 1.2.2 人致振动响应的研究
• 1.2.3 人致振动舒适性控制标准及减振措施的研究
• 1.3 本文的研究目的和主要内容
• 第二章 动力特性分析
• 2.1 自振频率和振型
• 2.1.1 解析解
• 2.1.2 自振频率的简化解
• 2.1.3 有限元解
• 2.2 阻尼
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 阻尼比的测算
• 第三章 人致荷载模型和振动控制标准
• 3.1 人致荷载模型
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 人致荷载的测试
• 3.1.3 荷载模型
• 3.2 振动控制标准
• 3.2.1 概述
• 3.2.2 振动控制标准
• 第四章 人致振动响应分析
• 4.1 引言
• 4.2 论计算方法
• 4.2.1 强迫振动理论
• 4.2.2 随机振动理论简述
• 4.3 算例
• 4.3.1 工程概况
• 4.3.2 结构固有动力特性的计算
• 4.3.3 振动响应计算
• 4.3.4 计算结果分析
• 第五章 人致振动控制措施
• 5.1 引言
• 5.2 人致振动控制措施
• 5.3 人致振动控制方法的发展
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 对进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间的主要研究成果