静态人—结构系统水平振动试验和理论模型研究

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4、ｆ；；；广州大学硕士学位论文静态人-结构系统水平振动试验和理论模型研究专业：结构工程硕士生：付明科指导教师：任珉，叶茂摘要随着先进材料和科学技术在土木工程领域的广泛应用，建筑结构向着大跨度、大空间发展。这些建筑结构材质具有高强度、质量轻等特点；然而，这些结构也存在自振频率较低，在人群荷载作用下容易出现振动过大的问题,如人行桥、体育场馆看台、临时看台等轻柔建筑结构就经常出现人体可以感知的振动，不仅影响舒适性，还可能引起现坍塌事故，造成人员伤亡和巨大的经济损失。这促使许多科研人员开始致力于人-结构相互作用机理的研究工作。本论文通过对改变结构的自振频率进

5、行水平振动试验考察了人体在静态自然站立与自然端坐下人-结构系统的水平振动特性，并建立人-结构系统水平耦合振动理论模型，将试验结果用于验证理论模型的有效性。本论文的主要研究内容和得出的主要结论介绍如下：(1)人体处于静态自然站立下的人-结构系统水平振动特性的试验研究。试验内容包括：对质量块-结构系统水平振动特性进行测试与分析；在改变结构刚度使结构具有不同自振频率的情况下，对单人-结构系统、双人-结构系统、三人-结构系统和四人-结构系统水平振动特性进行了试验与分析。结果表明：质量块使结构基频显著下降，但对结构阻尼比影响较小；单人自然站在结构上时，人对结构

6、基频的影响随结构基频和人的朝向不同而不同，人-结构系统的阻尼效果显著;单人、双人、三人、四人-结构系统的基频呈下降趋势，阻尼比呈上升趋势。(2)人-结构系统水平耦合振动模型研究。建立质量块、质量-弹簧-阻尼、质量-弹簧-阻尼-附加刚性质量三种模拟人体水平动力的模型，并与结构一起构成人-结构系统耦合模型。理论分析结果与试验结果的对比显示质量-弹簧-阻尼-附加刚性质量模型能更准确的模拟人-结构相互作用系统。另外，根据测试结果还推算出人体水平前后向和左右向频率的平均值。I静态人-结构系统水平振动试验和理论模型研究(3)人体静态自然端坐下的人-结构系统水平振

7、动特性的试验研究。改变结构刚度使结构具有不同的自振频率，对单人-结构系统水平振动特性进行测试与分析。结果表明：自然端坐下人-结构系统模态特性随结构基频和人朝向不同而出现一个模态或者多出一个模态；与单人静态自然站立相比，人端坐状态下给结构提供的阻尼更大。最后，参考在静态自然站立状态下的测试结果与理论分析结果，得出人端坐状态下水平向动力学的模型至少可以看成质量-弹簧-阻尼-附加刚性质量块。关键词：人－结构系统；水平振动；人体水平动力模型II广州大学硕士学位论文Experimentandtheoryofhuman-structureinhorizontal

8、vibrationMajor:StructuralengineeringName:FuMingkeSuper