基于行人-結構耦合的懸挑鋼筋桁架樓承板人致振動與控制研究.pdf

1、隨著大跨度樓板振動問題的日益突出，人致振動分析成為工程設計人員在結構設計階段不可忽略的一項重要內容。因此作為結構上的主要荷載形式以及引發(fā)樓板振動響應的激勵源-人行荷載，對荷載動力特性的分析以及建立正確的荷載模型，是開展大跨度樓板人致振動響應研究的首要條件。但是工程技術人員對于人-結構的相互作用效應缺乏深層次的認識，單純的只根據(jù)人行荷載模型計算的人致振動響應不再適用于自振頻率低的大跨度柔性結構。本文在研究此問題的過程中首先通過試驗建立了傅

2、里葉級數(shù)人行荷載模型；然后為考慮人-結構相互作用，將人體等效為具有質量-剛度-阻尼的單自由度生物力學模型，與傅里葉級數(shù)荷載模型組合代表單個人的移動荷載；以甘肅科技館某兩層懸挑-鋼筋桁架樓承板為工程背景，采用 ANSYS有限元軟件仿真模擬結構在人行荷載作用下的響應，將是否考慮人-結構相互作用兩種情況下的響應進行對比分析。運用舒適度評價指標對其振動響應進行評估，采用調諧質量阻尼器完成對結構的振動控制。
　　本文的主要研究內容包括以下幾

3、個方面：
　?。?）利用加速度傳感器獲得樓板上大量連續(xù)的三向人行荷載時程，采用傅里葉變換對其進行頻域分析，給出動力荷載因子及相位角等參數(shù)的分布規(guī)律及與步頻的表達關系式，從而建立傅里葉級數(shù)荷載模型；
　?。?）在考慮人-結構相互作用時，將人體等效為一個具有質量-剛度-阻尼的單自由度生物力學模型?；谒⒌膭恿Ψ匠滩⒗迷囼灉y得的步行頻率、各階加速度分量以及荷載分量求得生物力學模型中的3個重要參數(shù)：質量、剛度和阻尼，而后根據(jù)數(shù)

4、據(jù)統(tǒng)計分別擬合出3個參數(shù)的回歸表達式；
　?。?）以甘肅科技館某兩層懸挑-鋼筋桁架樓承板為工程背景，通過有限元軟件 ANSYS建立結構的實體模型。首先對其進行模態(tài)分析，確定結構的基頻；然后考慮定點加載、單人行走、人群同步等工況下進行加載，對比分析結構在是否考慮人-結構相互作用兩種情況下的加速度響應；
　　（4）利用人行荷載作用下結構的加速度響應作為評定其舒適度的指標，判斷結構是否需要進行減振控制。如果需要，對比分析結構在單個