人行激励对钢筋混凝土框架教学楼抗震性能的影响

摘要

传统的框架结构抗震性能分析基本上都忽略了人对结构的影响，或是把人当做活荷载或者是附加质量，而这些作法均不能准确的反映人对结构抗震性能的影响。为了研究人行激励对钢筋混凝土框架结构教学楼抗震性能的影响，本文先用脉动法对某框架教学楼进行现场测量，从而得到人对该结构动力特性的影响，进而分析出其对结构抗震性能的影响。具体步骤及内容为:
　　(1)运用脉动法现场测试教学楼在三种工况（静止人荷载工况、空载工况、人行激励工况）下的动力特性数据。整个测试过程进行了9组测试，每种工况测试了三组数据;
　　(2)运用MATLAB对该教学楼的脉动测试数据进行分析，分析过程包括:1）对信号进行预处理以消除干扰和噪声;2）对信号进行滤波和重采样;3）对信号进行自谱和互谱分析以得到结构的自振周期和振型;4）运用NExT法和STD法对数据进行阻尼识别。分析结果发现，三种工况下，结构的频率变化不大，微小的变化趋势为静止人荷载工况下频率稍微低于其他两种工况，人行激励工况下频率在一个较小的范围内变化，最终加权人行激励下结构的频率最大。静止人荷载工况下结构阻尼比最大，人行激励工况次之，空载工况结构阻尼比最小;
　　(3)运用增量动力分析法分析评估该教学楼在三种工况下的抗震性能。具体过程如下:1）在PERFORM-3D中建立该结构的有限元模型，并将分析得到的三种工况的动力特性参数分别输入模型;2）以单条地震动为例详细介绍了对该结构进行IDA分析的过程;3）选择数条地震动记录，用同样的方法对结构进行IDA分析，得到数条IDA曲线组成的IDA曲线簇;4）对IDA曲线簇进行统计分析得到每种工况16％、50％、84％分位的IDA曲线，并对曲线进行比较。结果发现:在地震动强度较小时，三种工况下结构的IDA曲线几乎重合，此时结构抗震性能几乎没有变化;但随着地震动强度的增加，IDA曲线有了较明显的分开，空载工况由于阻尼比较小结构率先进入各个性能状态，人行激励工况次之，静止人荷载工况最后。可见，在有人的建筑中，人的走动对结构抗震性能具有不利的影响，这种影响在地震动强度较小时几乎可以忽略，但随着地震动强度的增加，这种影响也越来越大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题研究背景

1．1．2 课题研究的意义

1．2 国内外相关研究介绍

1．2．1 结构动测

1．2．2 人结构相互作用

1．2．3 结构抗震性能研究方法

1．3 本文研究内容

第2章 某框架教学楼的动力特性测试方案

2．1 前言

2．2 结构动测方法介绍

2．2．1 稳态正弦激振法

2．2．2 自由振动法

2．2．3 脉动测试法

2．3 框架教学楼复临舍介绍

2．3．1 复临舍工程概况

2．4 复临舍动力特性测试

2．4．1 测点布置

2．4．2 测试准备

2．4．3 测试方案及测试过程

2．5 本章小结

第3章 某框架教学楼动力特性测试数据的分析与处理

3．1 前言

3．2 数据处理相关理论概述

3．2．1 数据预处理

3．2．2 随机信号的时域处理

3．2．3 随机信号频域的分析

3．2．4 动力特性的识别

3．3 数据的预处理

3．3．1 原数据过大干扰段的人为删除

3．3．2 数据的滤波和重采样

3．3．3 消除趋势项和平滑处理

3．4 数据的自功率谱分析

3．4．1 自功率谱分析相关介绍

3．4．2 各组数据的自功率谱分析结果统计

3．4．3 各组数据的自功率谱分析最终结果

3．5 数据的互功率谱分析

3．5．1 互功率谱分析相关介绍

3．5．2 各组数据互功率谱结果及振型系数统计

3．6 数据的阻尼比识别

3．6．1 NExT法和STD法的原理介绍

3．6．2 阻尼比统计结果

3．7 本章小结

第4章 某框架教学楼在三种工况下的动量增量分析及抗震性能分析评估

4．1 建立有限元模型

4．1．1 PERFORM-3D软件的动力弹塑性分析的实现

4．1．2 动力增量分析的微分方程

4．1．3 复临舍有限元模型的建立

4．2 运用增量动量分析法评估框架教学楼的抗震性能

4．2．1 动力增量分析(IDA)基本概述

4．2．2 框架教学楼的动力增量分析

4．3 本章小结

结论和展望

参考文献

致谢