基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法技术

本发明专利技术公开一种基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法，包括：1、建立高层工业厂房整体结构有限元模型；2、利用有限元模型来实现移动荷载的模拟，加载平面为XY平面，通过界定加载区域及速度，给出加载路径跟时间的关系式，并通过赋值压强来实现移动荷载；3、前往实地进行人行荷载下高层工业厂房振动响应实地测试测量，得到测试楼板的振动加速度时程曲线；4、对高层工业厂房整体结构有限元模型的调整；5、通过调整后的有限元模型模拟建立人行、设备和汽车荷载三种激励下楼板的振动响应在同楼层不同位置以及不同楼层的传递规律；6、舒适度评价：得出有限元模型模拟在同楼层不同位置以及不同楼层舒适度评价。拟在同楼层不同位置以及不同楼层舒适度评价。拟在同楼层不同位置以及不同楼层舒适度评价。

【技术实现步骤摘要】
基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法


[0001]本专利技术公开一种振动舒适度计算方法，特别是一种基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法。

技术介绍

[0002]舒适度是指人们对客观环境从生理与心理方面所感受到的满意程度而进行的综合评价。
[0003]现有技术中在建筑领域，通常的人致荷载下的振动舒适度计算方法中，其振源荷载均为简谐荷载，计算模型为单自由度运动方程，最后通过简化得到楼板振动峰值加速度值，以此作为判断楼板振动舒适度的指标。现有技术的计算模型能够很好的解决人致荷载下楼板的振动舒适度问题，但随着“工业上楼”政策的落地，越来越多的高层工业厂房的出现，如：高新医药产业园区厂房(主要涉及设备振动)、新能源汽车园区厂房(主要涉及汽车振动)，因此，这些不同厂房存在的激励源与单一人致荷载激励有很大区别，现有的理论计算方法的适用存在局限性。由于在厂房正式投入使用前缺少实际使用中会出现的振动激励，无法进行原位试验等检测方法验证厂房舒适性；现有技术是对楼板构件的舒适度进行分析，而对整体结构的舒适度分析还处于空白。

技术实现思路

[0004]针对上述提到的现有技术中的单一人致荷载激励下的振动舒适度计算方法难以满足多激励源荷载下对整体结构舒适的分析需求的缺点，本专利技术提供一种基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法，其采取建立整体数值模型，可以更好的对结构整体的水平向和竖向的振动传递规律进行分析，从而为结构整体的水平向和竖向功能分区的划分提供参考，避免振动舒适度问题的产生。
[0005]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法，该方法包括下述步骤：
[0006]步骤S1、建模：建立高层工业厂房整体结构有限元模型；
[0007]步骤S2、移动荷载的模拟：利用有限元模型来实现移动荷载的模拟，加载平面为XY平面，通过界定加载区域及速度，给出加载路径跟时间的关系式，并通过赋值压强来实现移动荷载；
[0008]步骤S3、人行荷载实地测试：前往实地进行人行荷载下高层工业厂房振动响应实地测试测量，得到测试楼板的振动加速度时程曲线；
[0009]步骤S4、有限元模型调整：根据步骤S3的测试结果，对高层工业厂房整体结构有限元模型的调整；
[0010]步骤S5、建立传递规律：通过调整后的有限元模型模拟建立人行、设备和汽车荷载三种激励下楼板的振动响应在同楼层不同位置以及不同楼层的传递规律；
[0011]步骤S6、舒适度评价：基于不同荷载作用下高层工业厂房的荷载传递规律，得出有限元模型模拟建立人行、设备和汽车荷载三种激励下楼板的振动响应在同楼层不同位置以及不同楼层舒适度评价。
[0012]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：
[0013]所述的步骤S1中，运用专业有限元分析软件ABAQUS建立高层工业厂房整体结构有限元模型。
[0014]所述的运用ABAQUS建立高层工业厂房整体结构有限元模型时，其中，钢管混凝土的建模，钢管采用“壳单元”，材性赋值选择“从底部到顶部”，混凝土采用“实体单元”，材性赋值选择“从中性轴到两端”，钢管和混凝土的接触设置为“硬接触”和“摩擦接触”，“罚”设置为0.4；钢梁与结构柱采用“线单元”中的“梁单元”；楼板和剪力墙采用“实体单元”；钢管混凝土中钢管与混凝土约束设置为“壳单元与实体单元”约束，其余涉及到接触的均设置为“绑定”约束；最底层边界条件为固结。
[0015]所述的步骤S2中，将楼板按照长方形短边跨中方式进行加载路径试验。
[0016]所述的步骤S3中，实地测量时振动测试传感器布置在整个楼板的中间，如果楼板为分区设置楼板，在每个部分分区取各自楼板的中间位置设置振动测试传感器。
[0017]所述的步骤S3中，实地测量时，测试路径为沿楼板横向跨中设置，实地测量的路径和运动参数与步骤S2中设置参数相同。
[0018]所述的步骤S4中，按照相同的行走路径，设置相同的荷载，选取相同的传感器位置提取楼板振动加速度，分析实测结果跟有限元模拟结果的差异，如果误差小于10％，则认为无误差；如果误差大于或等于10％则调整有限元模型的本构关系、接触设置、约束设置、材料属性和应力面关系，直至得到与实测结果相吻合的有限元数值模拟结果，则认为所建立的有限元模型具有可靠性。
[0019]本专利技术的有益效果是：本专利技术基于大量实测和数值仿真数据建立荷载模型，考虑了人致荷载、设备荷载及汽车荷载，囊括了高层工业厂房常见的几种荷载类型，具有更好的适用性；本专利技术采用实测结合数值模拟的方法，以较低成本较为准确的分析结构的振动舒适度；本专利技术还考虑了振动激励源的传递规律，从整体的角度为结构水平向和竖向的功能分区进行了划分；本专利技术建立了高层工业厂房的精细化模型，能够更加准确、合理地计算高层工业厂房的振动响应，从而全面的分析整体结构的振动舒适度。
[0020]本专利技术基于人致荷载、设备荷载、汽车荷载工况下，提出了高层工业厂房的振动舒适度计算方法，弥补如今高层工业厂房激励源仅为人致荷载这一单一工况的不足，将目前高层工业厂房应考虑的设备荷载、汽车荷载考虑进来，扩大了高层工业厂房振动舒适度计算方法的适用性；由于在厂房正式投入使用前不会产生实际使用过程中的振动激励，无法进行原位试验等检测方法验证厂房舒适性，采用本专利实测结合数值模拟的方法可以以较低成本较为准确的得出厂房结构的舒适性；采用本专利方法可以从结构整体分析舒适度情况，对结构水平向和竖向的功能分区进行更合理的规划；本专利方法所采用的模拟数值计算可以较为准确的得到高层工业厂房的振动舒适度指标，从而判断是否满足舒适度限值。
[0021]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例中有限元结构模型示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例中编写的有限元模型移动荷载DLOAD子程序代码示意图；
[0024]图3为本专利技术实施例中传感器布置区域示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例中实测人行荷载下A区域楼板振动数据时程曲线图；
[0026]图5为本专利技术实施例中实测人行荷载下B区域楼板振动数据时程曲线图；
[0027]图6为本专利技术实施例中有限元模拟人行荷载下A区域楼板振动数据时程曲线图；
[0028]图7为本专利技术实施例中有限元模拟人行荷载下B区域楼板振动数据时程曲线图；
[0029]图8为本专利技术实施例中有限元模拟三种荷载下A区域楼板振动数据时程曲线图；
[0030]图9为本专利技术实施例中有限元模拟三种荷载下B区域楼板振动数据时程曲线图；
[0031]图10为本专利技术实施例中有限元模拟三种荷载下下一层A区域楼板振动数据时程曲线图；
[0032]图11为本专利技术实施例的流程示意图。
[0033]图12为本专利技术实施例中设置“荷载模块”程序运行截本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法，其特征是：所述的方法包括下述步骤：步骤S1、建模：建立高层工业厂房整体结构有限元模型；步骤S2、移动荷载的模拟：利用有限元模型来实现移动荷载的模拟，加载平面为XY平面，通过界定加载区域及速度，给出加载路径跟时间的关系式，并通过赋值压强来实现移动荷载；步骤S3、人行荷载实地测试：前往实地进行人行荷载下高层工业厂房振动响应实地测试测量，得到测试楼板的振动加速度时程曲线；步骤S4、有限元模型调整：根据步骤S3的测试结果，对高层工业厂房整体结构有限元模型的调整；步骤S5、建立传递规律：通过调整后的有限元模型模拟建立人行、设备和汽车荷载三种激励下楼板的振动响应在同楼层不同位置以及不同楼层的传递规律；步骤S6、舒适度评价：基于不同荷载作用下高层工业厂房的荷载传递规律，得出有限元模型模拟建立人行、设备和汽车荷载三种激励下楼板的振动响应在同楼层不同位置以及不同楼层舒适度评价。2.根据权利要求1所述的基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法，其特征是：所述的步骤S1中，运用专业有限元分析软件ABAQUS建立高层工业厂房整体结构有限元模型。3.根据权利要求2所述的基于人行、设备、汽车荷载激励下高层工业厂房振动舒适度计算方法，其特征是：所述的运用ABAQUS建立高层工业厂房整体结构有限元模型时，其中，钢管混凝土的建模，钢管采用“壳单元”，材性赋值选择“从底部到顶部”，混凝土采用“实体单元”，材性赋值选择“从中性轴到两端”，钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：张绍栋，鲁晓通，周若洋，周舒静，查晓雄，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：