考虑行走人群-结构相互作用的大跨楼盖振动响应研究

摘要

随着轻质高强材料的运用，许多轻质楼板体系以及大跨度楼盖结构得到了广泛的应用，由于此种楼板体系具有较低的竖向自振频率且质量和阻尼也相对较小，易出现行人荷载下的振动舒适度问题。行人与结构的相互作用是准确预测人致结构振动响应的关键难题之一，而研究行人动力简化模型参数是深入理解这种相互作用的关键因素，同时对结构的振动控制设计具有一定指导作用。本文主要研究工作和成果如下： 1.行人动力简化模型参数研究。在低频试验楼板上进行了25人不同步频下的单人行走试验，基于行人单自由度质量-弹簧-阻尼（Mass-Spring-Damper，MSD）模型建立行人-结构两自由度耦合系统模型，建立耦合系统振动方程，通过模态测试得到行人留驻前后构件自振频率及阻尼比，带入方程得到行人MSD模型的频率及阻尼比。结果表明：1.5Hz步频行走时，行人MSD模型频率约为2.17Hz，阻尼比约为27.77%；1.7Hz步频行走时，行人频率约为2.14Hz，阻尼比约为29.37%；1.9Hz步频行走时，行人频率约为2.11Hz，阻尼比约为30.74%；2.1Hz步频行走时，行人频率约为2.08Hz，阻尼比约为32.30%。 2.进行了行人-结构耦合作用对结构动力特性影响的理论分析。结合试验得到的行人MSD模型参数，通过建立行人-结构两自由度耦合系统的动力学模型，分析了行人-结构质量比、频率比对结构动力特性的影响规律。 3.进行了结构振动对HSI效应的影响分析。通过试验得到了不同激振频率作用下步频为1.7Hz和2.1Hz的行人MSD模型参数识别结果，发现行人对低频振动更为敏感而对高频振动反应较小。得到了不同振动级别条件下步频为1.7Hz和2.1Hz的行人MSD模型参数识别结果，发现行人频率随着结构振级的不断增大而逐渐减小，而行人阻尼比则随着结构振动级别的不断增大而逐渐增加大。 4.基于单人行走试验对考虑人-结构耦合作用的结构振动响应及TMD控制进行了分析。通过试验楼板上进行单人行走试验并利用TMD进行结构振动控制，得到了不同步频单人行走激励下的楼板减振前后加速度响应数据，得到试验楼板跨中减振率在40%-50%左右。通过激振器对试验楼板施加固定激励，在振动楼板上进行不同工况下的单人行走试验，发现行人-结构的耦合作用对楼板振动控制是有利的。

目录

1.摘要封面

4.大论文-6.7最终版