人群荷載作用下藏式古建結構的響應分析與振動評估.pdf

1、隨著現(xiàn)代建筑形式的發(fā)展，人群活動引起的結構振動問題逐漸引起了人們的關注。近年來，國內(nèi)外許多學者針對人群荷載開展了大量的研究工作，主要包括:人致荷載特征，單人及人群荷載模型，人與結構的相互作用等。目前對于人致荷載的研究比較系統(tǒng)，在理論、試驗及數(shù)值模擬方面都取得了大量的研究成果。然而，現(xiàn)階段對于人群荷載的研究都是針對現(xiàn)代建筑開展的，難以應用到古建筑木結構上，但游客荷載已經(jīng)成為了作用在古建木結構上不可忽視的荷載形式。由于作用在古建筑上的游客荷

2、載并不符合典型的人群荷載特征，并且古建結構也存在著一定的特殊性，嚴重制約了人群荷載作用下古建筑力學性能的分析。
　　針對上述問題，本文開展了人群荷載作用下典型藏式古建筑木結構的響應計算及振動評估研究。論文的主要工作和創(chuàng)造性成果如下:
　　(1)通過對典型藏式古建木結構進行力學概念分析，提出了典型梁柱木構架的簡化計算模型，基于上述分析模型對關鍵節(jié)點位置的剛度進行了識別，計算結果表明，節(jié)點可以提供的剛度是隨環(huán)境溫度變化的變量。根

3、據(jù)在典型藏式古建木結構中進行的環(huán)境激勵下結構加速度響應現(xiàn)場實測，采用隨機子空間法識別了結構的動力特性參數(shù)。針對在參數(shù)識別的過程中發(fā)現(xiàn)的結構阻尼比計算離散性大的問題，提出了一種基于方差上界的阻尼比估計方法，將統(tǒng)計學中的概念與結構參數(shù)識別相結合，有效的解決了阻尼比識別結果不穩(wěn)定的問題，并且將這一方法應用在了典型藏式古建木構的阻尼比分析中，驗證了此方法適用性。
　　(2)基于在典型藏式古建木結構中進行的游客行走特征現(xiàn)場調(diào)研，獲取了古建筑

4、中游客行走的特征參數(shù)，包括行走步速，步頻以及步長的統(tǒng)計分布，并將其應用到結構響應計算當中。為了充分考慮人群荷載參數(shù)，例如行人數(shù)量，行人步頻和行人質(zhì)量在結構響應計算當中的不確定性，引入了統(tǒng)計學中的貝葉斯理論，提出了一種基于貝葉斯理論的人群荷載作用下結構加速度響應計算方法，可以獲得結構響應隨人群荷載參數(shù)的變化規(guī)律。并且將上述方法應用到了典型藏式古建木構的結構響應計算當中，通過與結構中布設的加速度傳感器的輸出數(shù)據(jù)進行對比，驗證了該計算方法的可

5、行性和準確性。
　　(3)基于結構長期變形監(jiān)測，提出了一種人群荷載—應變響應模型，可以在結構監(jiān)測數(shù)據(jù)中，有效剔除溫度作用，并提取出入致應變響應。同樣，將這一分析方法應用到了典型藏式古建木結構中，提取了結構不同位置，不同時間對人群荷載的應變響應，結果表明結構響應與參觀游客的數(shù)量以及結構構件的尺寸都有著密切的關系。為了證明這一分析結果的準確性，在監(jiān)測結構中開展了人致應變響應現(xiàn)場實測，通過控制行走人數(shù)，行走時間和行走位置，對結構在不同工

6、況下的應變響應進行了分析，并與模型分析的結果進行了對比，證明了理論模型的適用性。
　　(4)提出了一種基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的結構振動評估方法，可直接采用監(jiān)測輸出的結構變形數(shù)據(jù)進行振動評估，提高了分析效率。通過建立結構加速度響應與應變響應之間的關系，將規(guī)范中常用的基于加速度數(shù)據(jù)的結構振動評估準則應用到應變數(shù)據(jù)中，獲得了基于長期變形監(jiān)測的結構振動評估準則。將上述方法及評估準則應用到了典型藏式古建木構的監(jiān)測系統(tǒng)當中，獲得了較為準確的計算和評估結