广州白云站高架层组合楼盖人致振动及车致振动舒适度研究

广州白云站铁路站房高架候车层采用钢-混凝土组合楼盖结构体系,最大跨度为28.5m。针对其振动舒适度问题,通过数值模拟研究高架层人行激励和承轨层列车激励下结构的动力时程响应。人致振动研究考虑了多种行走激励,对结构施加固定单人步行、移动单人步行、随机多人步行和固定多人步行等工况,分析其振动舒适度。车致振动研究采用一种简化的列车荷载模型模拟列车激励,研究了列车行驶速度、行驶位置以及列车激励同人行激励耦合对高架层楼盖振动响应的影响。数值模拟结果表明:随机多人步行方法和考虑荷载折减的固定多人步行方法较适合模拟实际人群荷载;列车激励对高架层组合楼盖峰值加速度的影响不可忽略,应通过整体分析进行考虑;各人行激励工况以及列车激励同人行激励耦合工况下的结构振动舒适度均满足规范要求。

人致结构振动舒适度评估标准研究综述

人致结构振动在大跨工程结构设计中日益受到重视,但振动评价标准的相关研究却相对滞后。首先通过文献的知识图谱分析,得到了近期研究关键词的共性分析图、聚类分析图和突现性表。结果表明:振动舒适度限值是振动舒适度领域近期研究的热点。进而从试验研究和标准规范两个维度,对近百年来代表性的振动舒适度限值研究进行了梳理,整理了近40部规范的规定及相互承启关系。结果表明:传统研究方式难以避免人的特殊性和主观感受差异性对试验结果的影响,各规范存在数据基础薄弱、振动指标不统一、影响因素单一、覆盖性和延续性差等问题。最后讨论了未来两个可能的工作方向。

钢结构景观人行桥振动舒适度优化设计

随着城市景观人行桥的发展,其结构越来越多的呈现出轻柔、低阻尼等特征,而这些特点会引发人致振动现象,桥梁的基频也基本无法达到国内外现行标准的要求。以苏州某曲线形景观人行桥为例,对桥梁方案设计方案加以阐述,并根据《德国人行桥设计指南》(EN03—2007),得到人行激励荷载,对设置TMD阻尼减震器前后对结构的动力特性和峰值加速度响应进行分析对比,分析对桥梁结构舒适度的影响,供今后类似项目参考。

基于人群激励下大跨廊桥人致振动舒适度评估

针对大跨度景观廊桥人群密集的情况,对比不同国家人致振动舒适度评价规范,选择德国EN03人行桥设计指南,对某钢结构大跨廊桥的人致振动舒适度进行评估,并对其产生的过量振动进行减振控制。本工程廊桥跨桥部分分为展廊与大厝两部分,为了考虑不同人群对结构的振动激励作用,依据规范中所划分5个等级,分别施加5种工况下的人群激励荷载,通过Midas gen对其进行有限元分析,对比不同工况下廊桥振动峰值加速度,进行舒适度评价,并选用单个调谐质量阻尼器对过量振动进行减振控制。结果表明,大跨度廊桥结构进行人致振动分析时,应该考虑不同人群数量的振动效应,进行舒适度分析以满足其使用功能;对不满足舒适度要求的,采用TMD进行过量振动的控制。

结构人致振动舒适度无线评估系统实现与工程实践

为了准确测量结构的振动加速度,科学高效地判断振动是否引起使用者的不适和影响结构的正常使用,利用IEPE压电式传感器和微型电脑树莓派(Raspberry Pi),基于Python计算机编程语言设计一款智能惯性评估系统,同时将国内外结构人致振动舒适度评估标准写入该系统,使结构振动测量评估系统的成本和硬件尺寸最小化,并实现无线传输、快速处理数据和判断评估振动舒适度的功能。基于上述功能目标,以实验室人行桥为例与DASP工程版动态测试分析系统采集的加速度响应进行对比,幅值谱主频相对误差在0.02%~2.85%之间,验证了传感系统采集精度。以人行天桥、教学楼楼盖、住宅楼楼盖和宿舍楼楼盖为研究对象在人致激励作用下进行振动舒适度测试,结果表明:研制的智能惯性传感系统可高效、实时测量结构产生的加速度响应,并且可以准确判断振动舒适度,为研究人员提供可靠的振动舒适度评估结果。

基于弹性约束的轻质楼盖人致振动舒适度控制

考虑感知者、行人和结构三者相互的动力耦合作用,形成行人-楼盖-感知者全路径耦合振动模式,以概率的形式评估了轻质楼盖的振动舒适度,并对楼盖的过量振动采用弹性约束进行了控制.为体现弹性约束对楼盖人致过量振动的有效性,采用TMD控制与其进行对比.用DQ-IQ法处理建立的行人-楼盖-感知者耦合振动控制方程,以CFS组合楼盖为计算模型,得到当行人以不同步频在楼盖上行走时楼盖跨中与感知者的动力响应,并对比了采用TMD和弹性约束时的控制效果.以舒适度限值为参照标准,统计了在这两种控制措施下楼盖与感知者满足舒适度限值时的累积概率.结果表明,对于轻质楼盖,在刚度系数分别取0.5和3时,楼盖满足舒适度要求的概率由13.57%增加到86.98%,感知者的舒适度概率由11.75%增加到79.86%,极大程度地提高了舒适度概率,可为设计时边界条件转动刚度的选取提供参考.在刚度系数取2时,楼盖的舒适度概率为68.80%,而感知者的舒适度概率仅为57.97%,相差10.83%.在考虑人致振动时,感知者相对于结构在同等条件下更容易产生舒适度问题,建议在舒适度评估时增加感知者的加速度峰值.

基于改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度研究

针对现行人行桥设计规范舒适性评价结果过于保守的问题,首先,基于随机步行荷载模型,经过时程分析得到结构的峰值加速度及行人实感的最大响应分布,通过研究二者之间的相关关系,定义了振动响应折减系数,并建议采用行人实感最大响应作为人行桥舒适度指标;其次,建立了基于改进隶属度函数的烦恼率模型,给出了不同使用环境下的烦恼率曲线;最后,提出考虑行人实感和改进烦恼率模型的人行桥振动舒适度评价方法,以荆州市某人行天桥为例,进行振动舒适度评价。研究表明:峰值加速度与行人实感响应具有显著的相关性,根据振动响应折减系数可建立对应关系;烦恼率拟合曲线与计算结果曲线的最大误差不超过3%,且变异系数取值不同带来的的影响不超过1%;与峰值加速度相比,考虑行人实感的烦恼率计算值与实测值更接近;该类结果对人行桥振动舒适度定量计算具有参考借鉴意义。

不同人致激励下空腹夹层板楼盖振动舒适度研究

舒适度是大跨度楼盖中重要的控制指标。基于舒适度评价标准,对大跨度空腹夹层板楼盖进行了动力响应分析,研究了不同人行激励下空腹夹层板楼盖的舒适度性能。结果表明:空腹夹层板振型以竖向为主,在定点激励下,其峰值加速度随着激励频率的增大而增大;通过低阶振型中心的激励产生的加速度大于未通过低阶振型中心路线;有规律人体高强度运动荷载激励下,空腹夹层板峰值加速度较大,在工程设计中应该进行舒适度分析,加强楼盖的振动控制。

高层工业厂房人行荷载下振动舒适度研究

工业厂房由于人员行走、设备振动等原因,通常采用低层形式。但对于高速建设的中国城市而言,提高产业用地的立体空间利用率已经成为了共识,越来越多的高层工业厂房拔地而起,“摩天工厂”应运而生。而对于高层工业厂房,振动舒适度的研究就显得更为重要。以实际正在施工的高层工业厂房为背景,采用理论分析、现场实测及有限元模拟三种方法,分析高层工业厂房在人行荷载下的楼板振动峰值加速度,通过理论分析、现场实测结果与有限元模拟结果对照,验证有限元模型的准确性;根据现场实测结果并结合有限元模拟结果,分析振动响应在同层楼板及不同层楼板之间的传递规律。

高速列车引起的武汉站楼板振动舒适度研究

随着人们生活水平和质量的提高,建筑物舒适度方面的要求引起了人们越来越多的关注。针对武广客运专线武汉站"桥建合一"的特殊结构型式,将结构划分为列车-桥梁子结构和桥梁-上部大跨钢结构子结构,由前者计算桥梁支座处的反力,并以此为反力作为后者的输入荷载,计算上部大跨钢结构的动力响应,然后基于目前常用的国际标准,将武汉站不同标高的楼层分为不同的子区域,分别评价各个子区域的舒适度,以此评价武汉站楼板在高速列车荷载下的舒适度。评价结果表明:武汉站各标高的楼板均满足舒适度的要求。所采取的舒适度评价方法可为国内今后类似结构的舒适度设计提供依据、为舒适度评价提供参考。

行走作用下梁板结构振动舒适度的烦恼率分析

人行走作用引起的振动舒适度是梁板结构正常使用极限状态设计的重要内容,现行规范给出的静力挠度控制并不能充分体现这一要求。利用最大加速度反应谱法计算行走作用下结构的加速度响应,结合烦恼率模型,给出了基于烦恼率模型的舒适度分析方法,同时将分析结果与使用振动舒适度标准获得的结果进行比较,结合算例分析表明,这两种分析方法给出的分析结论基本一致,而烦恼率方法则具有更为定量化的特点。

基于振动舒适度的建筑物楼板设计方法

振动舒适度问题是现代建筑结构中一个越来越值得被关注的问题.在考虑楼板安全性的基础上从人体舒适度的角度对楼板的设计方法进行了扩充.从影响楼板振动舒适度的若干因素如:楼板的厚度、长宽比、短边长度入手,以计权后的均方根加速度为评价指标,运用分析对比、数据拟合等方法,找出了满足振动舒适度要求的楼板的短边长度与楼板厚度的关系,并给出了简易计算公式.计算参数简便、计算结果与理论吻合程度高,可直接应用于工程设计实践中.

考虑人-结构动力相互作用螺旋楼梯人致振动舒适度评估

为研究人致激励下大跨柔性钢楼梯的振动舒适度问题,利用有限元软件ANSYS对某360度螺旋钢楼梯进行有限元建模,对该模型进行静力分析.在保证该模型满足强度和变形的前提下,又对其进行振动舒适度分析.在总结舒适度评价方法的基础上,建议使用结构的固有频率和振动峰值加速度来控制结构的整体刚度.通过对结构进行在人行激励作用下的动力时程分析,建议在评估柔性钢楼梯人致振动舒适度时应考虑人-结构动力相互作用.

地铁引起建筑物振动舒适度分析

针对上海地铁附近某拟建建筑的振动舒适度问题,建立结构的有限元模型,输入场地实测地面振动加速度激励,计算结构振动在时域内的响应。结合烦恼率模型,给出了基于烦恼率模型的建筑物振动舒适度分析方法,同时将分析结果与使用振动舒适度标准获得的结果进行比较,结合算例分析表明,这两种分析方法给出的分析结论基本一致,而烦恼率方法则具有更为定量化的特点。

基于人体动力学模型钢楼梯振动舒适度及其控制研究

基于人体动力学模型研究钢楼梯人致振动舒适度问题,并利用TMD对其振动进行控制。采用移动质量-弹簧-阻尼的单自由度体系模拟人体动力学模型,将模型施加在钢楼梯有限元模型上,运用完全时程方法得到钢楼梯在人-结构动力相互作用下的动力响应,并对比分析不考虑人-结构动力相互作用时的动力响应,以峰值加速度为指标评估该楼梯的振动舒适度;对振动过大的钢楼梯,采用3种不同优化模型的TMD进行振动控制。结果表明：行人步频的倍频与结构自振频率相近时,考虑人-结构动力相互作用时结构加速度峰值多则会减小20%以上;3种不同优化模型的TMD都能够有效减小楼梯的振动响应,建议优先选用Warburton参数优化模型。

基于海冰区划的平台结构振动舒适度设计——容许加速度限值

海冰作用下平台结构的振动舒适度是冰区导管架平台结构设计需要考虑的重要问题,传统的单一界限方法由于不能考虑冰期的长短和冰情出现概率,从而导致了不同冰区平台结构具有不同的振动舒适度水平。引入了对振动舒适度进行量化的烦恼率模型,结合冰期和冰情出现概率,给出了不同冰期和冰情出现概率下结构容许振动加速度的确定方法。结合我国渤海的海冰区划,给出了不同冰区结构容许振动加速度值。

大跨度楼盖振动舒适度研究综述

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日趋广泛。由于大跨楼盖阻尼小、基频低,在使用者日常活动作用下会产生竖向振动,超过一定限度时会影响建筑的舒适度。因此,大跨度楼盖竖向振动舒适度设计与分析方法日益受到重视。本文综述了大跨度楼盖竖向振动舒适度问题、国内外设计规范以及控制标准,讨论了存在的问题及今后的研究方向。

钢筋桁架混凝土楼板人致振动舒适度分析

采用电动式激振器对钢筋桁架混凝土楼板进行简谐激振试验,以确定楼板在不同幅值不同频率简谐激励下的振动响应。利用ANSYS对试件进行建模分析,并与试验结果对比,验证有限元方法对钢筋桁架混凝土楼板进行动力分析的可行性。建立了人致激励下钢筋桁架混凝土双向板动力分析模型,分析了底部钢板、板厚(桁架高度)对楼板振动性能及舒适度的影响,并与同等规格的开口型压型钢板-混凝土组合楼板进行对比分析。结果表明:同等条件下,钢筋桁架混凝土楼板的基频较开口型组合楼板更高,在楼板中央施加人行激励时,钢筋桁架混凝土楼板振动加速度峰值比开口型组合楼板平均减小65.65%;拆除钢筋桁架楼承板的底部钢板后,钢筋桁架混凝土楼板的基频平均降低约4.37%,加速度峰值平均增加了约19.76%;且底部钢板厚度一定程度上影响了楼板的振动舒适度;楼板厚度的增加能显著提升钢筋桁架混凝土楼板和开口型压型钢板-混凝土组合楼板的振动舒适度。

非线性汽车悬架系统振动舒适度的研究

建立了车辆两自由度非线性动力学模型及包含悬架刚度立方非线性的运动微分方程,运用Runge-Kutta方法求出了系统对水泥路面、搓板路面、卵石路、鱼鳞坑路4种路谱的响应,采用模拟计算法得出车身竖直振动的舒适度,并得到阻尼系数与4种路谱激励下的舒适度曲线,为汽车的动态设计提供了理论依据。

大跨度人行钢拱桥人致振动舒适度评价

对一座大跨度人行钢拱桥进行有限元分析,并按照国外规范对该桥人致振动舒适度进行评价,分析结果表明该桥人行舒适度良好,在运行中不会发生过大的人致振动。结合分析结果对人行桥舒适度设计进行探讨,认为大跨人行桥竖向基频通常难以满足我国人行天桥规范要求,可参照国外规范进行舒适度评价。