行走作用下组合楼板振动的数值分析方法研究

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1、劣妻京)!p夕l硕士学位论文行走作用下组合楼板振动的数值分析方法研究NumericalAnalysisofCompositeFloorVibrationduetoHumanWalking作者:张思功导师:杨娜教授北京交通大学2011年12月学雠文版权使用授权书I煳螋攀本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后

2、适用本授权说明)学位论文作者签名:彬砷导师签名:锄谚卟签字日期:泸陟年乡月儿日签字目期:≯红年弓月玩日’.一。。中图分类号:TU311.3:TU312+.1UDC:534.624学校代码:10004密级:公开北京交通大学硕士学位论文行走作用下组合楼板振动的数值分析方法研究NumericalAnalysisofCompositeFloorVibrationduetoHumanWalking作者姓名:张思功导师姓名:杨娜学号:09121580职称:教授学位类别:工学硕士学位级别:硕士学科专业:结构工程研究方向:楼板振动北京交通大学2011年12月≥。

3、致谢本论文的工作是在导师杨娜教授的悉心指导下完成的,杨娜教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年多以来杨娜教授对我的关心和指导。感谢杨庆山教授,陈波副教授,邢估慧副教授在学习和生活上给我的帮助和指导,同时也向杨庆山工作室的其他老师表示衷心的谢意。秦敬伟师兄,张建博士,乔磊博士,李吉涛师兄,闫红霞师姐,以及彭雄师兄和李鹏师兄对于我的学习生活都给予了大量帮助,在此一并表示感谢。此外,我还要感谢西北工业大学力学与土木建筑学院的徐斌副教授在两年多以来的鼓励和耐心帮助;也感谢英国谢菲尔德大学(TheUniversityof

4、Sheffield)振动工程研究部的DrPaulReynolds的释疑和文献提供;同时感谢美国杜克大学(DukeUniversity)博士生李泉的论文提供和指导。在研究生学习期间,刘敏、彭中华、杨年祥、余绪尧、郭子昭等同学给予了热情帮助,同窗之谊,温暖人心。另外也感谢父母的辛勤养育,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。本论文研究得到了国家自然科学基金重点项目(50938008)的资助,在此感谢。涉一中文摘要摘要:大跨组合楼板的人致振动问题研究已有几十年,国外已经建立了相应的楼板设计规范,但是在国内鲜有报导。随着大型高架火车站,开敞式办

5、公楼在我国的大量兴建,楼板的过量振动成为工程师亟待解决的问题。本文从有限元数值分析的角度研究了人行走作用下组合楼板的振动分析及响应预测,主要的工作和成果如下:1.组合楼板的有限元建模研究。本文总结了三种常见的组合楼板建模方法,即精细三维实体建模方法,各向同性平板建模方法,正交各向异性平板建模方法。给出了各种方法的适用性和局限性。同时根据国外规范,总结了组合楼板建模的约束处理和简化方法,以及材料特性和阻尼选取。2.APDL编程加载行走荷载的方法研究。国外的研究者大都利用SAP2000或者一些自编软件来分析楼板的人致振动。本文利用ANSYS瞬态动力分

6、析来研究楼板的人致振动,采用APDL编程实现行走荷载的移动加载。编写的程序能方便研究人员和设计人员用来分析行走作用下的楼板振动。3.单人行走荷载的加载方法研究。本文对比了四种不同的单人行走荷载加载方法。将楼板振动响应预测结果与文献中的实测值进行对比分析,给出了四种方法的优劣和适用范围,并归纳总结了准确预测行走作用下楼板振动的数值模拟方法。同时,对单人行走荷载加载的细节影响因素,如双脚重叠时间,行走随机性等,进行了讨论。4.人群行走作用下的楼板振动研究。总结了文献中的人群行走荷载模拟方法,给出APDL编程实现人群同步行走和人群随机行走的分析方法。其

7、中,采用MATLAB生成人群随机行走荷载模型,加载到ANSYS瞬态分析中,实现人群随机行走作用下的楼板振动响应的振动响应分析。关键词:组合楼板,人致振动,数值模拟,行走荷载,单步落足茼载分类号:TU311.3;TU312+.1<’一.塑!!坠堕—————————————————————————p———————————————————————————一——一ABSTRACTABSTRACT:ExcessivefloorvibrationduetohumanwalkinghasbecomeacoI砌onseⅣiceabilityissueinmode

8、mcompositefloorsystems.Thisworkinvestigatesthen啪ericalallalysismetho

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