蜂窝形钢空腹夹层板楼盖振动舒适度分析

为了研究新型蜂窝形钢空腹夹层板楼盖的竖向振动舒适度,以自振频率和加速度为双控指标,采用子空间迭代法计算结构基频和各阶振型;然后,采用行走路线法对结构进行时程分析,计算结构在人行荷载作用下的加速度响应.考虑跨高比,上覆混凝土板厚度和上、下肋刚度对结构基频和加速度响应的影响,对结构进行参数化分析.结果表明:蜂窝形钢空腹夹层板基频随着跨高比、上覆混凝土板厚度的增大而减小,随着上、下肋刚度的增大而增大;峰值加速度随着跨高比的增大而增大,随着上覆混凝土板厚度及上、下肋刚度的增大而减小.     

人行荷载模型与人致结构振动试验研究

为建立大跨楼盖结构人行荷载模型及人致振动分析方法,开展了楼盖模型结构人致振动试验研究.基于实测的动荷载因子值,建立了人行荷载傅里叶级数模型.依据结构动力学原理,建立大跨楼盖结构人致振动方程,采用Wilson-θ法及有限元分析计算大跨楼盖人致振动响应.基于7.7 m×4.7 m楼盖模型结构,开展了单人及多人不同行走频率工况下的人致结构振动试验,讨论了模型结构人致振动加速度响应的变化规律,并对比分析了理论计算与试验结果.结果表明,多人固定步频行走下的结构振动响应明显高于自由行走下的结果.不同工况下的模型结构人致振动试验结果与计算分析结果均较为吻合.建立的人行荷载模型及人致振动分析方法能有效预测人行荷载激励下大跨楼盖的振动响应.     

钢-混凝土新型组合暗梁楼盖的静力性能试验

为了考察暗梁对钢-混凝土组合楼板静力性能的影响,对钢-混凝土组合暗梁楼盖进行了均布荷载作用下的试验,并对有、无暗梁楼盖进行了对比分析.研究了该新型楼盖结构的受力变形全过程.研究结果表明,在钢-混凝土组合楼板中嵌入钢暗梁后,极大地提高了钢-混凝土组合楼板的承载能力和刚度,改善了其静力工作性能.     

人行荷载作用下大跨悬挂楼盖调频阻尼控制研究

针对一竖向振动频率处于人行荷载范围的场馆大跨悬挂楼盖进行调频阻尼减振控制研究,对比分析场馆整体结构模型和大跨悬挂楼盖局部简化模型的动力特性,基于最优控制原则设计调频质量阻尼器的参数和布置位置,在一般人群随机荷载、极端人群随机荷载、节拍及跳跃人群荷载等12种人行工况下,研究无控和有控大跨悬挂楼盖结构的人激动力响应.结果表明,楼盖结构在无控条件下的振动加速度响应大大超过限值要求,但通过合理的调频阻尼减振设计,有效抑制该大跨楼盖人激振动响应,最大峰值加速度减振效果达61%;楼盖结构位移响应很小,虽在人激荷载作用下可不予考虑,但调频阻尼器仍对其具有良好的控制效果.研究成果可为类似工程结构在人行荷载作用下的控制设计提供借鉴参考.     

装配式弦支轻质混凝土集成楼盖的基本力学特性与参数分析

鉴于弦支混凝土集成楼盖结构自重大、刚度小、构造复杂、施工装配化程度低等问题,本文提出了一种新的型式,即装配式弦支轻质混凝土集成楼盖结构.对其进行构造精细化研究,预制楼板采用槽型肋板轻质混凝土钢筋桁架楼承板,保证了楼盖具有较大刚度,同时有效减小自重,施工装配化程度也得到提高;板件连接采用H型钢短梁,可增强结构在张拉过程中的整体性;撑杆采用单根竖杆,使构造大为简化.对此楼盖结构进行力学分析表明,适当增加结构的垂跨比可使其受力更加合理;增大板厚、肋梁高度或宽度可在一定程度上增大楼盖结构的整体刚度,但其自重也随之增大;此外,楼盖结构采用轻质混凝土时的内力与变形均比采用普通混凝土时减小,变形减小幅度在5,mm以内,内力减小幅度最大可达36.84%,,采用轻质混凝土时楼盖结构的力学性能得到明显改善.     

木-混凝土组合楼盖振动舒适度有限元分析

应用ABAQUS有限元软件对木-混凝土组合楼盖的振动舒适度进行了分析,并探讨了混凝土翼板的跨厚比和长宽比、木梁跨高比以及连接件对组合楼盖振动舒适度的影响。结果表明:木-混凝土组合楼盖的振动舒适度随混凝土翼板跨厚比的减小和木梁跨高比的减小而提高;有效的连接是保证木-混凝土组合楼盖协同工作的关键,采用了有效连接的木-混凝土组合楼盖的振动舒适度要比没有采用连接件的好得多,螺钉连接件的间距减小,同样有助于提高组合楼盖的振动舒适度;减小混凝土翼板的长宽比时,从自振频率这一指标来看,木-混凝土组合楼盖的振动舒适度在降低,但是从峰值加速度这一指标来看,其振动舒适度则在提高。在有限元分析的基础上,建议采用自振频率和峰值加速度的双控指标作为木-混凝土组合楼盖振动舒适度的评价标准,并可通过保证混凝土翼板与木梁之间有效的连接以及减小混凝土翼板的跨厚比或木梁的跨高比等方法来提高组合楼盖的振动舒适度。     

不同设计参数下体育馆大跨度预应力次梁楼盖竖向振动分析

针对大跨度楼盖的竖向振动问题,以某小学体育馆大跨度预应力次梁楼盖为研究背景,改变次梁高度、板厚和平梁底板厚度等结构布置,考虑可能出现的3种荷载工况,采用ANSYS模拟计算各方案楼盖的自振频率及各工况下楼盖的竖向振动加速度,对比分析表明:在工程中,增加楼板厚度对楼盖振动特性以及振动加速度改善效果较小甚至起不利作用;次梁高度增大20%(1 000～1 200mm)、25%(1 200～1 500mm),楼盖基频增大10.4%、12.5%,非类共振时各工况均方根加速度下降率为20.34%～36.14%;增设50 mm厚平梁底板后,楼盖基频较无底板时增大17.6%,非类共振时各工况均方根加速度降幅最大为60.67%;改变平梁底板厚度对楼盖自振频率及振动加速度影响甚微;综合各工况以增设平梁底板改善楼盖振动舒适度效果最佳。     

下肋U型钢-混凝土组合空腹夹层板的动力特性分析

为了解下肋为混凝土外包U型钢的组合空腹夹层板的动力特性,将下肋U型钢按轴向刚度等效为混凝土,采用8节点弹性块体单元应用子空间迭代法求解自振方程计算了50个算例。结果表明:组合空腹夹层板的频率具有密集分布特点,振型与相同支承条件的实心平板类似;支承梁刚度增大有利于提高结构基频,但梁截面高度不宜大于跨度的1/14;基频随楼盖高跨比的提高而增大,结构高跨比可采用1/25~1/20;过大的肋刚度将使结构基频降低,因此肋截面高度可按网格尺寸的1/14~1/8采用;增大下肋U型钢的厚度对提高结构基频是有利的;过小的网格划分频数将降低结构整体刚度,网格长度不宜超过2.5 m;支承条件明显影响楼盖的动力特性,振动舒适度分析时应计及支座刚度影响,提高支座刚度是增大楼盖基频的有效措施。     

密肋梁楼盖结构分析的新方法—动力拟板法

基于楼盖板和密肋梁之间的耦合作用,提出动力拟板法分析密肋梁楼盖动力响应.肋梁楼盖板的弯曲中心高度是其动力响应分析的关键.该文通过板梁分离分析的方法,建立了正交密肋梁楼盖的振动控制方程.根据密肋楼盖的动力响应推导了密肋梁楼盖等效为平板的等效厚度,确定了密肋梁楼盖板的截面弯曲中心高度的隐式方程.考虑到该方程的复杂性,利用"试位法"确定肋梁楼盖板的弯曲中心高度,并通过算例计算了密肋楼盖板的动力响应和等效厚度.     

步行荷载激励下大跨度楼盖加速度反应谱分析

首先介绍了运用数值分析方法研究加速度反应谱的基本思路,并指出该方法的不足;然后针对加速度是楼盖人致振动控制和舒适度评价的重要指标,采用APDL建立大跨度楼盖在标准行人激励下的有限元计算模型,对不同自振频率的楼盖模型进行动力时程分析,得到楼盖的最大加速度反应谱曲线;最后分析了测点位置、阻尼、跨度及行人数量对楼盖加速度的影响,与部分学者推荐的研究结果进行比较分析.结果表明:有限元分析方法可以消除数值分析时用挠曲函数代替横向位移反应产生的误差;该方法解决了用第1振型加速度响应代替结构的加速度响应,导致预测的结构振动响应结果偏小的问题.     

考虑参激振动的折线型立体桁架拱动力响应分析

研究了拉索预应力折线型立体桁架拱中的拉索参激振动问题,使用ANSYS软件建立预应力拱有限元模型,分析了结构中拉索发生参激振动的可能性,采用非线性时程分析方法研究了结构在简谐加速度激励和地震作用下的动力响应,以及桁架拱拉索发生参激振动的诱发机制,考察了预拉力、激励幅值对拉索振动的影响.研究结果表明:激励幅值一定,简谐激励频率与拱内侧拉索自振频率成2.05:1关系时,将激发拉索的参激振动,拉索振幅较未发生参激振动时增加了约63倍,拱节点位移及杆件内力均有部分增加;地震波频率集中于拉索发生参激振动的频率范围时拉索有较大响应.为保证预应力巨型网格结构在地震作用下的安全使用,需考虑拉索参激振动对结构的影响.     

考虑垂度及抗弯刚度影响的斜拉桥索力测试

基于轴向受力梁的振动微分方程,提出同时考虑拉索垂度及抗弯刚度的拉索振动非线性微分方程,并引入多尺度法求解拉索非线性振动问题,得到拉索频率与索力的非线性关系式.对拉索非线性振动频率的公式进行分析,研究初始条件、索力、抗弯刚度及拉索的几何特性对基频的影响,建立索力计算的实用公式并对公式的适用范围进行讨论,将其与目前索力计算公式及有限元分析结果进行比较.结果表明:所获得的基频计算公式简单实用,能同时考虑拉索抗弯刚度与垂度的共同影响,满足精度要求.     

木楼板和混凝土楼板振动舒适度的对比分析

为探讨木楼板和混凝土楼板的振动舒适度,对其进行了对比分析。通过有限元软件对楼板进行模态分析,得到其自振频率,并与理论值进行比较,两者极为接近。在此基础上,分析了木楼板和混凝土楼板在行走荷载作用下的振动响应。研究结果表明:同等条件下,木楼板的自振频率比混凝土楼板更大,从自振频率这一指标来看,木楼板的振动舒适度更好;但是木楼板在行走荷载作用下的峰值位移、速度以及加速度比混凝土楼板大得多,从振动响应这一指标来看,木楼板的振动舒适度则比混凝土楼板要差得多。在有限元分析的基础上,建议采用限制频率和限制楼板的振动响应的双重指标作为木楼板振动舒适度的评价标准,并可采用限制楼板的尺寸、优化结构体系以及使用组合楼板等方法来提高木楼板的振动舒适度。     

带垂度水平索-桥耦合面内参数振动

考虑拉索垂度,建立了水平索-桥系统的面内参数振动运动方程.采用分离变量法描述拉索的横向位移,并取拉索的前两阶模态,用Galerkin方法得到拉索二阶广义坐标运动方程;同时,建立桥面等效质量块的运动微分方程.在此基础上,采用多尺度方法,导出了运动方程的理论解.以南京长江二桥A20拉索为研究对象对拉索响应进行了数值求解,分析了主要参数对拉索响应的影响,并对理论解进行了验证.     

人群集度荷载模型及人致振动模拟分析

针对大跨度楼板的人致振动问题,选取北京南站二层候车厅大跨度楼板作为研究对象.基于理想数学模型条件设定假设和等效荷载模型,改进并完善了2种适用于大跨度楼盖的人群荷载模型:人体步态参数服从概率分布的随机概率分布人群荷载模型,以及与交通学和生物学研究成果紧密结合的具有预测性的人群集度荷载模型.通过对比分析北京南站候车厅大跨度楼板在3种人群荷载模型作用下的结构振动响应情况,确定各荷载模型的适用范围并分析各自优缺点.结果表明:人群集度荷载模型对结构在人群荷载作用下加速度响应具有预测性,适用工况范围广.与传统的等效荷载模型相比,采用随机概率分布荷载模型作为结构激励荷载适合用来模拟人群自由行走工况.运用等效荷载模型及人群集度荷载模型模拟人群排队进站荷载工况得到的分析响应结果较为合理.     

单层预应力撑杆柱的预应力研究

预应力撑杆柱可以提升普通受压钢柱的承载能力,而拉索初始应力是影响预应力撑杆钢柱稳定性能的重要因素.以设置斜向撑杆的预应力撑杆钢柱为研究对象,重点研究其初始预应力的确定方法,基于理论推导建立了其初始预应力的计算公式.此外,根据所建立的初始预应力计算公式,讨论了屈曲荷载与初始预应力的关系以及拉索刚度、撑杆刚度和撑杆倾角对初始预应力的影响.研究还表明:过大的初始预应力反而会降低这类结构的屈曲荷载.     

楼板对新型组合暗梁楼盖静力性能的影响

在钢-混凝土新型组合暗梁楼盖结构中,楼板的各参数变化是影响该新型组合暗梁楼盖结构性能的重要因素.为了考察钢筋混凝土楼板的混凝土强度等级、混凝土楼板的配筋率、混凝土楼板的厚度等参数对文中新型组合暗梁楼盖结构受力、变形特性的影响,运用大型通用有限元分析软件ANSYS对其进行各参数变化状态的非线性有限元分析.分析结果表明:混凝土楼板的配筋率对新型组合暗梁楼盖结构抗弯刚度和承载力的影响非常显著,而混凝土强度等级和混凝土楼板的厚度对其影响次之;钢暗梁和混凝土楼板的应力状态均随着楼板的配筋率、楼板厚度和混凝土强度等级的改变而变化.     

钢—混凝土组合梁动力特性试验研究

为了研究钢—混凝土组合梁基本动力特性及强迫振动下的动力响应,以剪力连接度为参数,设计了3片钢—混凝土组合箱梁,分别进行了自振特性试验和不同静载分量、加载幅值及频率的简谐荷载下的动力响应试验,得到了试验梁自振频率和振型、跨中动挠度、跨中加速度以及结合面滑移随剪力连接度的变化规律。试验结果表明:组合梁一阶竖弯和一阶扭转振动频率、结合面的滑移均值和幅值、跨中加速度以及跨中动挠度均随剪力连接度的降低而增大,说明组合梁抗弯和抗扭刚度均与剪力连接度直接相关;组合梁跨中动挠度和结合面滑移均值主要受静态荷载分量影响,滑移幅值主要受加载幅值影响,而跨中加速度则受荷载频率和荷载幅值的影响较大。     

斜拉桥塔-索-桥面连续耦合振动模型及其影响因素分析

针对端部激励下大跨度斜拉桥主塔、拉索与桥面梁协同振动问题,考虑拉索的初始垂度、倾角、阻尼及拉索重力弦向分力影响,引入拉索的高精度抛物线形,建立桥塔-拉索-桥面连续耦合非线性振动精细化模型,推导结构系统在桥面和索塔激励作用下的非线性振动方程,研究塔-索-桥面梁结构系统面内振动特性,并编制程序分析桥面与拉索频率比、桥面激励幅值、索力、拉索阻尼及拉索倾角对拉索振动特性的影响规律。结果表明:桥面梁与拉索频率比是系统发生大幅振动的直接诱因,其频率比为有理数时,系统将发生大幅振动,频率比接近2时将激发大幅主参数共振;桥面激励幅值和索力对拉索振动特性影响较大,拉索振幅随桥面激励幅值的增加呈非线性增加,随索力的增加呈先急剧减小,后趋于稳定;索的振幅随拉索阻尼增加而减小,但是减小幅度有限;实际工程中,拉索倾角对斜拉索振动影响较小。     

张弦梁结构弹塑性大位移分析

运用由梁单元、杆单元和索单元组成的混合有限元法对采用工形截面钢拱梁的张弦梁结构进行了静力弹塑性大位移分析,通过跟踪结构在自重类荷载、半跨分布荷载以及风荷载作用下的平衡路径全过程,明确了结构在不同荷载作用下的破坏模态,以及撑杆数目、初始几何缺陷、材料弹塑性等因素对结构受力性能的影响,并得出了宜在结构跨中设置撑杆、初始几何缺陷对张弦梁结构的承载力影响不大等结论.