人行激励荷载作用下大跨度钢结构连廊舒适度分析

考虑某大跨度钢结构连廊因设计变更,将结构双层桁架改为单层桁架结构,在满足其静力及其挠度等设计要求的前提下,对其分别进行人行荷载激励下的舒适度进行分析,运用有限元软件进行模态分析得到各结构的周期和自振频率,对比各国舒适度的评价要求,进行不同荷载工况下加速度峰值分析。结果显示,单层桁架的自振频率小于3.0Hz,双层桁架结构大于3Hz,但二者在激励荷载下的加速度峰值差距较小,当行人密度较大时,不满足加速度限值要求,需要设置TMD对结构进行减振控制。

人行激励荷载作用机理的试验研究

人行激励荷载引发的结构振动可能导致结构使用舒适性问题.利用识别的单步荷载落足曲线建立连续步行激励荷载时程曲线用于人行桥人致振动响应分析过程中,对于人行桥人致振动使用舒适性问题研究具有重要意义.利用多维测力台数据采集和分析系统进行行人步行过程中荷载数据采集工作,然后通过关键点荷载值多项式插值方式识别出六类人行荷载模式的落足曲线,对比了各种荷载模式下的单步落足曲线,最后建立了人行荷载峰值与步频间的具体函数关系式,给出了相应的拟合曲线.

动力荷载对后加结构竖向振动的影响及加固分析

近年来,动力设备不断进入民用建筑,比如排风设施的风机等。当两者之间的自振频率接近某一范围时将产生共振现象,引起人员的不适,甚至影响到结构的安全性。尤其是在房屋改建过程中的后加结构因与原结构连接整体性相对较弱,一旦两者产生共振现象将严重危害后加结构的安全。本文针对某办公楼悬挂在新加夹层楼板下方的厨房排风设施在运转时,处于新加夹层楼板上方人员感受到明显的振动,新加夹层楼板振动响应过大这一问题,在完成对结构进行现场振动测试的基础上,分析新加夹层楼板的动力特性,找到引起楼板振动原因,提出几种减振加固的方案,对比分析,找到最优的减振加固方案。结果表明:当后加楼板结构振动响应过大时,采用夹芯楼板加固方案可以有效地降低结构的振动响应,提高楼板的舒适度。

行人荷载激励下基于二次设计的大跨人行连廊TMD减振控制研究

对某大跨人行连廊设置TMD(Tuned Mass Damper)进行振动控制,分析了四类人行荷载31种工况作用下的减振数据,均出现二次共振现象,且此时跨中节点的峰值加速度可能会超限。鉴于此,提出采用不同类别的TMD有针对性地对一次设计后的TMD-结构系统在行人激励下的再次共振响应进行二次减振设计。结果表明,有针对性地TMD二次设计具有较好地可行性,不仅能使TMD-结构系统再次共振时对应的峰值加速度满足限值要求,而且在实现相同设计目标的前提下,二次设计方案可大大减少在结构中增设的TMD总质量,且较一次设计方案更为灵活、多变。

随机参数结构在随机荷载激励下的动力响应分析

研究了基于概率的工程结构动力响应分析方法。利用振型迭加法导出了结构物理参数和作用荷载幅值同时具有随机性时结构动力响应随机变量的数字特征计算表达式，并提出了求解方法。通过算例考察了结构物理参数和作用荷载的随机性对结构动力响应的影响，表明文中提出的计算模型和方法是正确与可行的。

荷载激励半刚性基层沥青路面声效响应分析

为了通过由沥青路面在冲击荷载作用下的声效特征差异识别路面层间连续状态,从而适时进行预防性养护,采用ABAQUS有限元从材料塑性变形、温度、土基等方面分析半刚性基层沥青路面不连续病害产生机制,建立半刚性基层沥青路面板体振动微分方程和强迫振动方程,求得其稳态解,并对板体振动时的声效响应及其敏感性因素进行分析。结果表明:激励荷载大小、板体尺寸、板体连续状态、不连续区域面积等较冲击加载方式、板体模量等因素对荷载激励产生声效特征响应更为强烈、敏感,板体振动声效特征频带基本集中在500 Hz之内;基于沥青路面在冲击荷载下因连续状态不同引起的声效特征差异性原理,开发的半刚性基层沥青路面结构层连续性检测仪的识别准确率达到96%。

输电杆塔在风沙荷载激励下的动力响应分析

为了深入研究风沙荷载对输电铁塔的危害、提高我国输电线路整体的防灾减灾能力,以直线塔为研究对象,采用SAP2000软件模拟了杆塔结构在风荷载和风沙荷载作用下的动力响应.将风沙荷载简化为风荷载与沙粒荷载的叠加,并应用Matlab软件进行模拟.风荷载采用Kaimal风速谱和谐波叠加法进行拟合,沙粒荷载则基于动量守恒定律和沙尘暴天气等级进行简化.风荷载与风沙荷载作用下单塔结构动力响应特性的对比结果表明:风沙荷载、结构动力响应、塔顶最大顺风向位移均随着风沙荷载等级的增加而增大,且均大于风荷载单独作用.此外,最高等级的风沙荷载较同风速下风荷载作用的塔顶最大顺风向位移增加约26.94%.因此,在风沙灾害频发的区域,风沙荷载对输电线路的危害应予以关注.

多维多点虚拟激励法在ANSYS中的应用

为了进一步推广多维多点虚拟激励法在工程中的应用,以通用有限元软件ANSYS谐分析模块为平台,在结构有限元模型各支撑处激励方向上置大质量块后,直接将地震虚拟激励荷载施加于大质量块上,运用绝对位移直接求解运动方程。与传统虚拟激励法相比,该法不必将绝对位移分解为拟静力位移项和动力相对位移项,避免了求解静力影响矩阵的繁琐,能更高效地实现多自由度大跨结构多维多点虚拟激励荷载在通用有限元软件中的输入与分析,而且不需要编制专门的计算程序,使得工程师更容易接受和运用。

行人激励作用下室内旋转钢楼梯振动分析

由于其自身优美的曲线及轻盈的线条,近年旋转钢楼梯被广泛用于大型建筑内部。因其空间受力体系的特点有必要分析其在人群激励作用下的振动特性。针对行人在楼梯与平地上运动中落步曲线,步频、步幅等等不同,提出了适用于该类型空间结构振动分析的单人激励荷载模型。并针对室内旋转楼梯的特点提出了参考分析工况与人群激励作用下的振动数值分析方法。最后针对某工程实例进行了现场振动测试与数值计算,验证了所提出的单人激励荷载模型及人群激励作用下的振动分析方法。

人行荷载作用下大跨度梁加速度反应谱研究

加速度响应是舒适度评价体系的重要指标,同时由于结构设计阶段方案的频繁变更,如何快速有效地计算结构的加速度响应尤为重要。首先基于标准行人激励荷载模型,采用APDL建立大跨度简支梁在标准行人激励下的有限元的计算模型;然后对不同步频、阻尼、跨度及边界条件下的动力反应进行时程分析,得到最大加速度反应谱曲线;最后与部分学者推荐的结果进行比较分析。总体而言,标准行人激励荷载模型较为准确;且通过有限元分析消除了数值分析时用梁的挠曲函数代替梁横向位移反应产生的误差;并且解决了用第1振型加速度响应代替结构的加速度响应结果偏小的问题。

钢桁架大跨度、大悬挑结构楼板舒适度分析

某项目采用钢桁架结构体系,竖向落地支撑点少,最大跨度近40 m,悬挑长度达到9 m。项目大跨度水平支撑体系采用中间主跨桁架+边桁架的构造形式。为避免大跨度楼盖在使用过程中出现振动舒适度缺陷,项目借助MIDAS Gen软件对该楼板的舒适度进行了分析,并根据模态分析找到振动最不利位置,进而通过对最不利振动点添加步行荷载进行时程分析,控制峰值加速度,使其满足《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准:JGJ/T 441—2019》[1]限值要求。各项验算结果表明此钢桁架体系的第一自振频率及峰值加速度均能满足文献[1]要求,舒适度情况较好,可以在后期使用过程中有良好的体验。

人行桥行人荷载的动力特性及作用模型分析

大跨度人行桥普遍存在着人致桥梁振动的问题,对行人激励荷载的动力特性及作用模型分析是研究人桥耦合振动的基础。行人随机激励荷载模型选取的好坏将会直接影响到采取的减振措施的质量。本文在国内外文献和技术资料的查阅的基础上叙述了人行荷载的特征,同时,对各国规范和学者提出的行人激励荷载模型进行了分析比较。这对大跨度人行桥的振动设计具有参考借鉴意义。

深圳某文体中心楼盖舒适度分析

深圳某文体中心楼盖采用钢梁+压型钢板混凝土组合楼盖,由于楼盖跨度大,楼盖刚度较弱,在人行荷载激励作用下,可能存在楼盖舒适度不满足使用要求的问题,针对上述问题,建立有限元模型,对楼盖舒适度进行计算分析,通过动力时程分析方法得到结构的加速度响应,并采用ATC的峰值加速度评价标准对结构楼盖的舒适度进行评价,计算结果表明:大跨度及大悬挑楼盖刚度较弱,有必要对楼盖振动加速度进行计算分析,以确保楼盖舒适度满足设计要求;结合建筑使用功能,对大跨度钢结构楼盖进行人群随机行走激励、跑步激励、跳跃激励及同步起立4种工况分析,得出看台同步起立工况为楼板舒适度的控制工况,其次为人群随机行走工况,各工况下楼盖舒适度满足要求;选取的典型大跨度、大悬挑楼盖第一竖向自振频率均小于3 Hz,但楼盖均具有良好的舒适度,建议规范对大跨、大悬挑的第一竖向自振频率进行适当的放宽。

大跨度及长悬挑钢结构人致振动舒适度与TMD减振控制分析

大跨度与长悬挑钢结构中的振动一直是需要控制的关键问题,当外荷载的激励频率与结构的自振频率接近时容易共振引发振动舒适度问题。本文基于钢结构中大跨度(最大跨度39m)与长悬挑(最长悬挑12.4m)两类复杂性共存的特征,采用有限元软件,以模态分析方法对整体钢结构的振型与频率展开分析;以时程分析方法对人行激励下大跨度及长悬挑部分振动加速度进行仿真;结合振动舒适度控制标准对钢结构的振动舒适度进行评价;基于调谐质量阻尼器(TMD)系统的减振优势,采用TMD对结构进行振动控制并进行响应分析。结果表明,未采用TMD的钢结构的竖向振动为大跨度与长悬挑部分的局部振动,且竖向振动频率小于3Hz,加速度峰值响应超越振动标准限值;选择具有合理的参数TMD系统对振动舒适度进行控制,频率能满足3Hz的要求,且加速度响应满足15cm/s^(2)的要求,相比于未采取振动控制措施的结构,加速度响应大幅减小,对大跨度、长悬挑结构的振动舒适度控制的工程实践具有重要的参考意义。

某钢结构螺旋楼梯的结构分析

以某图书馆首层大厅区域钢结构螺旋楼梯为研究对象,采用Midas Gen对其进行静力荷载下结构强度、挠度验算和行走激励荷载下的结构动力时程分析。结果说明以下3点:1)钢结构螺旋楼梯最不利受力位置一般为外侧梯梁与上、下支座连接区域,设计时可适当考虑加强外侧梯梁或者采取合适的构造措施增强内、外梯梁整体刚度。2)对带有平台的钢结构螺旋楼梯来说,平台段相关区域挠度较大,设计时可采取合理措施,以减少变形。3)结合国内相关规范要求,在钢结构螺旋楼梯设计过程中,应合理控制结构第一阶竖向自振频率和振动峰值加速度,从而满足人们对行走舒适度的要求。

FRP人行天桥的结构性能与设计指标研究

以1座FRP斜拉人行天桥为工程背景,研究了FRP人行天桥的结构设计方法和设计指标。分析了采用工业化生产的大截面FRP拉挤型材斜拉桥的受力性能,发现FRP人行天桥具有较高的承载力安全储备,变形和振动舒适性是结构设计中的主要控制参数;总结了各国规范中对人行天桥变形的要求,结合有限元计算和现场实测结果,建议FRP人行天桥的变形限值为跨度的1/500;总结了各国规范中对人行天桥振动舒适度的要求,分析了频率限值、加速度限值及引起加速度的激励荷载,结合有限元计算和现场实测结果,建议以加速度作为设计控制指标,并给出了用于计算加速度的简化激振模型和计算方法;总结了已有文献中各种桥梁阻尼比的实测结果,建议对单一构件FRP桥的阻尼比取0.008,对多构件FRP桥的阻尼比取0.02。基于建议的设计指标分析了FRP连续梁桥和FRP斜拉桥的极限跨度,对实际的FRP人行天桥进行了有限元分析和现场实测,由于无法满足设计要求,提出了加铺混凝土层的改善方法,通过该方法,使此FRP人行天桥的性能达到了正常使用要求;基于以上研究,提出了FRP人行天桥结构的设计方法和指标要求,通过实际的FRP人行天桥的工程实践,证明其是实用、合理的。结果表明:加铺混凝土面层是一种改善FRP人行天桥结构特性的有效方法。

某体育馆体操室楼板舒适度分析及减振措施

为研究体操室楼板在有节奏运动下的振动问题,以某体育馆一、二层夹层体操室两种楼板为研究对象,利用Midas Gen建立有限元模型,结合国内规范,研究和分析了楼板结构的振动问题。采用直接积分法,在同步行走激励、有节奏运动激励的工况下进行加速度响应分析,由控制点的分析结果对楼板进行舒适度评价。结果表明钢桁架组合楼板相比普通混凝土楼板更容易出现舒适度问题,一层夹层楼板具有良好的舒适度,二层夹层楼板的自振频率及峰值加速度均不满足规范要求,需要设置减振措施。对比分析了二层夹层体操室减振前后的自振频率和峰值加速度,结果显示布置调谐质量阻尼器减小了自振频率,调谐质量阻尼器对荷载频率为2Hz的有节奏运动可达42%减振效果,对2Hz以上的有节奏运动可达10%,设置调谐质量阻尼器可以有效改善楼板的舒适度,可为类似工程提供参考。

高坝泄洪消能诱发场地振动的预测方法

为准确预测高坝泄洪消能诱发的大范围场地振动,通过原型观测和水工模型试验有机结合的方法,分别获取"响应"和"激励",避开准确模拟传播过程的难题,利用"激励-响应"间相关关系进行场地振动的预测。结果表明:泄洪消能诱发的场地振动为低频连续型平稳随机振动,主频在1. 5~3. 5 Hz,与地质条件、泄洪流量、运行方式密切相关;模型试验点脉动压力主频频段滤波、合成后的面脉动压力与场地振动响应呈良好的正相关关系,在各级泄洪流量、不同运行方式下,振动响应预测值与现场振动响应实测值误差均在10%以内,预测精度较高。

某复杂长悬挑结构振动舒适度分析

对国内外规范中关于振动舒适度的评价指标和相应限值进行较为系统的总结,并对其进行对比和评价。在现有的人行激励荷载特性和主要荷载模式的基础上,利用MIDAS/GEN软件对某一复杂长悬挑结构的长悬挑处廊道进行舒适度分析,利用国内外已有的频率、加速度评价指标对结构的舒适度进行评价,对类似结构的振动舒适度分析有一定的参考价值。

钢结构人行天桥的振动分析

钢结构人行桥普遍存在着行人荷载导致桥梁振动的问题。在钢结构人行天桥的设计中，经常会出现钢桥本身起控制作用．而不是应力起控制作用。