随机人群荷载下大跨结构响应的频域分析

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangersong
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现如今,大跨、轻柔、经济、美观等特性越来越成为建筑结构发展的方向。在传统的设计下,此类结构的承载力、变形等静力性能通常可以满足结构设计要求,但其动力性能,特别是人群激励下的过度振动,则可能成为制约其应用与发展的关键问题。现在大跨结构逐渐增多,以及发生一些人群荷载导致的结构破坏或者振动过大等现象,因此越来越多的学者开始研究人行荷载对结构的影响。求解结构响应一般使用两种方法:时域法和频域法,前人研究人群荷载对结构的影响时大多采用时域方法,即假定人行荷载关于时间的模型(一般采用傅里叶级数模型),采用有限元软件将人行荷载施加于结构进而求得结构响应。但是实际的人行荷载并不一定是严格的周期函数,其频率不只是分布在个别离散的点上,而是分布在一定的频率范围内,这时采用严格周期函数形式的人行荷载模型求解结构响应不太符合实际情况,而采用频域法先求解结构响应的功率谱进而求解结构响应的方法便可以很好的避免这个问题,而且求出的响应均方值正好可以直接用于结构舒适度评价。本文参照高层风振频域算法,求解随机人群荷载作用下大跨结构的响应。本文主要做了如下研究工作。首先,分别给出前人提出的各类单人荷载模型和人群荷载模型。其中,单人荷载模型有确定性荷载模型,如傅里叶级数荷载模型、正弦荷载模型、IABSE模型等;也有基于概率分析的单人荷载模型。关于人群荷载模型,本文主要介绍了等效同步人数法、固定多人步行力法、移动多人步行力法。本文主要使用前两种方法,前两种方法相对于移动多人步行力法简单实用。其次,详细叙述了人群荷载作用下结构响应的频域算法,先求出结构响应功率谱进而积分求响应均方值。然后,列举具体算例演示理论算法的求解过程和结果,并以空间相关系数来衡量人群荷载的相关程度。在求得响应均方值的基础上,求解不同保证系数下响应的置信区间。最后,介绍结构的MTMD减振控制方法。并结合实际的MTMD减振控制工程实例进行分析介绍,通过有限元分析以及实际测试,对减振前后响应进行理论与实测的对比,得出MTMD减振方案合理。
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