点击下载文件：[论文]人行天桥振动时程分析方法的研究

【英文篇名】	THE RESEARCH OF TIME-HISTORY RESPONSE ANALYSIS OF FOOTBRIDGE VIBRATION BASED ON STIMULATION OF GROUP WALKING
【作者中文名】	蔡静敏; 陈学伟;
【作者英文名】	Cai Jingmin1 Chen Xuewei2 （1.Guangdong Mingdu Architecture and Design Company; Guangzhou 510000; China; 2. School of Civil Engineering and Transportation; South China University of Technology; Guangzhou 510640; China）;
【作者单位】	广东名都设计有限公司; 华南理工大学土木与交通学院;
【文献出处】	钢结构, Steel Construction, 编辑部邮箱 2009年 07期   期刊荣誉：ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【关键词】	人行天桥; 人行荷载; 人群走动仿真; 时程分析;
【英文关键词】	passenger footbridge; crowd-induced load; group walking stimulation; time-history analysis;
【摘要】	人行天桥在人群走动引起的振动作用下的舒适度成为评价人行天桥适用性的重要指标。现行规范给出的静力挠度控制并不能充分体现大跨度结构的正常使用要求。国外规程对楼板振动问题采用稳态响应分析方法,但该方法局限于平面规则、边界条件简单楼板,不适用复杂的楼板体系。根据人群的行走规律,对人群走动进行仿真的基础上编制了人行荷载时程生成程序,并采用人群行走致使天桥板面振动的时程分析方法,对特定边界条件、跨度及阻尼的天桥结构进行时程分析。最后将计算结果与人行荷载试验进行对比,表明该时程分析方法能较精确反映楼板人致振动的特性,并适用于任意形状及边界条件的楼板舒适度的评估。
【英文摘要】	Occupant comfort when footbridge systems are subjected to crowd-induced vibrations has become an important index to evaluate serviceability of structures. Control of static deflections stipulated in current code cannot sufficiently represent the serviceability requirements of long-span systems. Harmonic vibration analysis procedure is introduced by foreign code requirements to deal with floor vibrations, with the restriction to those with regular shapes and simple boundary conditions. This paper proposes a ...
【DOI】	CNKI:SUN:GJIG.0.2009-07-006

学生的暑假又开始了，突然想写一些东西来纪念一下暑假。我的暑假总是比没放假还忙，上个暑假就是忙天郎海峰的分析了，累！脑子里整天想着要做一些事情。说正事，这个暑假又要忙工程项目分析了，这次是一个旧建筑的改建工程，需要对其进行弹塑性时程分析与抗震设计评估。我们从前年就开始采用PERFORM-3D这个功能强大的弹塑性分析程序，也对其做了便于工程应用的前处理开发。这个前处理程序ETP在这次工程应用中又得到了升级，更加人性化。（我个人觉得而已），刚好生逸与肥烽去实习了，主要的工作就交给了我与阿牛了。不过，生逸还是在ETABS下了很多功夫的。弹性分析的就交给阿牛了，阿牛还负责ETABS向PERFORM导入的改模型工作，（不是所有的ETABS模型都能导入PERFORM的，有很多个人的约定在里面，按规则建模就可以了，规则真是太重要了）。以下是我们几个人的帅照。

经过几天的建模与几个研一的学生的配筋输入后，ETP模型建成了，这次模型加入了很多弹性的次梁构件，加快计算速度。ETP也升级了。如下图所示，ETP的界面。

导出模型以后，在PERFORM-3D的界面打开，得到一个非常漂亮的模型，导成功好，非常地开心。因为这个模型比上次几个都比较复杂，梁与剪力墙比较多，真实的工程结构，而且每梁每墙每柱的配筋都是人工输入的，不是计算得到的。

ETABS TO PERFORM-3D的一个强大的功能就是把划分定义好的柱纤维截面导入PERFORM-3D，这个也是PERFORM-3D最难做的一部分，这也是我开发ETP的目的。PERFORM-3D输入截面真的是很不方便。以下就是ETP的纤维与PERFORM的截面的界面，可见到了PERFORM就只有数字了，数字太多容易出错。

点击下载文件：[论文]基于风洞试验的超高层建筑结构风振时程分析

【中文篇名】	基于风洞试验的超高层建筑结构风振时程分析
【英文篇名】	Research of Wind-induced Vibration Analysis for Ultrahigh-rise Buildings Based on Wind Tunnel Test
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【作者】	何伟球; 陈学伟; 韩小雷;
【英文作者】	He Weiqiu1 Chen Xuewei2 Han Xiaolei2（1、Guangdong Dacheng Zhujian Engineering Design Institute Co.LTD Guangzhou 510640; China; 2、Tall Building Structure Research Institute; School of Civil Engineering and Transportion; South China University of Technology Guangzhou 510640; China）;
【作者单位】	广东省大成注建工程设计有限公司; 华南理工大学土木与交通学院高层建筑结构研究所;
【文献出处】	广东土木与建筑 , Guangdong Architecture Civil Engineering, 编辑部邮箱 2009年 02期   期刊荣誉：ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	高层建筑; 风振响应; 时程分析; 舒适度评估;
【英文关键词】	ultrahigh-rise building; wind-induced vibration; time-history analysis; comfort evaluation;
【摘要】	目前超高层建筑结构风振分析常采用的是规范的简化理论方法和基于风洞试验方法频域方法,随着结构体型的复杂化或周边建筑对风场有明显干扰时,进行结构风振时程分析是更为简单直接有效的方法。本文通过编程实现生成风洞试验中风荷载时程数据并导入有限元分析软件进行结构的时程分析,获得整体结构位移、内力以及加速度时程等重要数据,为规范方法不适用的超高层建筑结构风振响应分析及舒适度评估提供了可行的方法。
【英文摘要】	Nowadays,simplified theory method from design codes and frequency domain method based on wind tunnel experiment method are widely used.As to the complication of the structures or obvious disturbance of the surrounding buildings to the wind field,time-history analysis of wind-induced vibration is suggested as a more simple,direct and effective method.In this paper,wind-induced vibration response analysis is carried out to the ultrahigh-rise structure of Synonym Haifeng.The important data of the displacement ...
【DOI】	CNKI:SUN:GDTM.0.2009-02-003
【更新日期】	2009-06-09
【分类号】	TU973.2
【正文快照】	1工程概况某超高层建筑结构总高度185.2m,平面26.1m×28.9m,高宽比为7.1;采用现浇钢筋混凝土部分框支剪力墙结构,其中中部闭合式核心筒剪力墙及四周角部剪力墙直接落地,部分剪力墙在首层通过梁式转换结构直接支承于框支柱。结构自振周期接近5s,且周围建筑对风场干扰明显,结构体

点击下载文件：[论文]基于人群行走仿真的楼板振动分析方法及反应谱公式推导

【英文篇名】	Research on Analysis Method for Floor Vibration and Formula Derivation of Response Spectra Based on Simulation of Crowd Walking
【中文篇名】	基于人群行走仿真的楼板振动分析方法及反应谱公式推导
【作者】	韩小雷; 陈学伟; 毛贵牛; 郑宜; 季静;
【英文作者】	HAN Xiao-lei~（1; 2）; CHEN Xue-wei~1; MAO Gui-niu~1; ZHENG Yi~1; JI Jing~（1; 2）（1.Tall Building Structure Research Institute; South China University of Technology; Guangzhou 510640; China; 2.Key Laboratory of Subtropics Architecture of Ministry of Education; China）;
【作者单位】	华南理工大学高层建筑结构研究所; 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	建筑科学 , Building Science, 编辑部邮箱 2009年 05期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	楼板振动; 时程分析; 人行荷载仿真; 加速度反应谱;
【英文关键词】	floor vibrations; time-history analysis; crowd walking stimulation; acceleration response spectra;
【摘要】	楼板在人群行走振动下的加速度成为评价楼板结构适用性的重要指标。欧美规程对楼板振动问题采用单自由度的稳态响应分析方法,该方法过于简化,理论公式适用性不强。本文编制了可与有限元分析软件接口的人行荷载时程生成程序FVAP。基于多自由度楼板模型,实现人群行走致使楼板振动的时程分析方法,对特定边界条件、跨度及阻尼的楼板体系进行时程分析,并将计算结果与楼板人行荷载试验进行对比,表明该时程分析方法能较精确反映楼板人致振动的特性。本文还应用此方法对不同跨度、厚度及不同阻尼比的楼板结构进行算例分析,回归得出基于多自由度模型的楼板振动加速度反应谱计算公式。该公式适用于房屋建筑的楼板舒适度的评估,为实际工程中大跨度楼板的舒适度评估提出了具有工程意义的计算方法。
【英文摘要】	Occupant comfort,when large-span floor systems are subjected to crowd-induced vibrations,has become an important index to evaluate serviceability of structures.Harmonic vibration analysis procedure which takes floor system as a simply-supported single-degree of freedom system is introduced in European and American codes to deal with floor vibrations,which is oversimplified and inapplicable in many situations.This paper proposes a program FVAP(Floor Vibration Analysis Program) for the generation of load indu...
【DOI】	CNKI:SUN:JZKX.0.2009-05-003
【更新日期】	2009-06-05
【分类号】	TU311.3
【正文快照】	0研究背景楼板振动问题是人体工程学与结构工程学的交叉课题,国内研究工作较少。美国、日本、欧洲等一些国家对此进行过一些研究并发布过有关设计指南,如英国混凝土协会发布的《Critical review ofguidelines for checking vibration serviceability of post-tensioned concret

点击下载文件[论文]基于SAP2000 的复杂筏板基础分析与设计

基于SAP2000 的复杂筏板基础分析与设计
陈学伟 林生逸

PKPM具有建模快捷方便、分析功能齐全等优点，目前是国内应用最多的结构设计软件。SAP2000是世界范围内广泛应用的通用有限元软件之一，可以模拟线性、非线性结构分析，其对结构的线弹性分析结果有较好的可靠性，且计算效率较高，但其在建模方面有一定的局限性。为了实现快速建模，SAP2000做了与其他程序（如AutoCAD等）的接口，并能借助Excel等进行交互式数据编辑。利用PKPM程序导出的STRU.SAT模型记录文件，编制程序并借助Excel的批量处理功能生成SAP2000的s2k模型记录文件，再导入到SAP2000中实现复杂筏板模型的建模。并编制程序提取PKPM分析的底层内力文件WNL1.OUT中的内力组合用于SAP2000中进行结构分析。
某工程筏板基础概述
某工程筏板基础底板面标高-7.5m，筏板基础混凝土强度等级和抗渗等级分别为C35，0.8MPa，基础受力钢筋等级为HRB400。筏板基础下设置厚度为0.1m 的混凝土垫层。底板基础保护层厚度取40mm。塔楼筏板厚度为1600mm，塔楼外筏板厚度有400，700mm 两种，墙柱平面布置如图1所示。SAP2000 分析中计算沉降采用荷载的准永久组合（D+0.5L），用于配筋计算时采用荷载基本组合。

论文下载地址：
点击下载此文件：基于OpenSEES的剪力墙低周往复试验的数值分析

【英文篇名】	Numerical Analysis for Low-Cyclic Loading Test of Shear Walls Based on OpenSEES
【作者】	韩小雷; 陈学伟; 戴金华; 郑宜;何伟球;
【英文作者】	HAN Xiaolei1; 2; CHEN Xuewei1; DAI Jinhua1; JACK Cheang1; He weiqiu（1.Tall Building Structure Research Institute; South China Uiversity of Technology; Guangzhou 510640; China; 2.Key Laboratoryof Subtropic Architecture of Ministry of Education; South China University of Technology; China）;
【作者单位】	华南理工大学建筑学院高层建筑结构研究所; 亚热带建筑科学国家重点实验室;
【文献出处】	华南理工大学学报(自然科学版), Journal of South China University of Technology Natrual Science Edition, 编辑部邮箱 2008年 12期   期刊荣誉：中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】	剪力墙;抗震性能;低周往复试验;宏观模型;弹塑性分析
【英文关键词】	Shear wall;seismic performance;low-cyclic loading test;macroscopic model; elastic-plastic analysis
【摘要】	为了解不同构造剪力墙的抗震性能，以广州花园酒店的框支剪力墙结构为研究对象，对不同配筋与构造的剪力墙进行了低周往复试验，并采用多竖向弹簧单元(MVLEM)，通过二次开发编制了基于OPENSEES的剪力墙结构分析程序SWNA，通过SWNA对剪力墙结构进行低周往复试验数值模拟。结果表明：该数值方法能够较好地从宏观上模似剪力墙的弹塑性行为，包括中和轴移动、剪切变形、局部塑性状态及破坏机制等；MVLEM单元可以通过比较少的自由度模拟剪力墙结构，比微观单元节省大量计算时间，适用于高层建筑结构的整体弹塑性分析及基于性能的抗震评定。
【英文摘要】	In order to reveal the seismic performance of shear wall with different structures, the frame-supported shear wall structure of the Garden Hotel in Guangzhou was used as the research object to perform low-cyclic loading test in different reinforcement and construction conditions. Then...
【基金】	广东省自然科学基金项目(06105416);
【DOI】	..
【更新日期】	2009-02-11
【分类号】	TU355

基于风洞试验的数据处理程序
在韩小雷教授的指导下完成了中洲的超限分析，这个分析当中，风荷载的计算是很重要的一部分。之前在汕头大学进行了中洲观光门的风洞试验，非常感谢谢壮宁老师与石碧青老师在风洞试验及以后我们的风荷载分析时给予的帮助，他们热心的回答我们的问题。当然，在这个过程中学习了很多东西。风振时程分析的一个重要环节就是处理风洞试验数据，我指的是同步测压的时程数据。通过面向对象语言DELPHI，编制了一个向ETABS或SAP2000导荷载的程序，还具有图形界面。通过这个程序能轻松地实现风振时程分析。这个程序与之前的AR法风荷载时程生成程序WIND HIST V1.0 是一对的，呵呵。我简单介绍一下程序，程序先导入风压测点空间位置，包括测压点的从属面积等属性。然后再导入风洞试验荷载数据，最后程序自动生成相应有限元软件的荷载时程数据。详细过程类拟AR法论文的某些章节。为了方便观察数据，我还编辑了动画功能，可以查查表面脉动风的情况，看看负压大还是正压大，看看不同风向角的影响等等。第一次编出来很惊讶，因为之看到的都只是数据，数据可视化以后，能够感觉得到风真的在吹！！！

基于人群走动仿真的人行荷载生成程序FVAP的编制
楼板振动主要是由人群活动的动力荷载引起的，人群活动过程可以通过人群数量、每个人的体重、每个人的行走起点、行走方向、行走模式（包括步距、频率、冲击放大系数）等属性进行描述。为了得到楼板各点的荷载时程，需要对人群活动进行数值仿真。由于人群活动具有随机性，为简化仿真模型可做出以下假定：（1）人的自重、行走模式、开始时间及行走路线是随机的；（2）行走路线为直线，行人匀速行走；（3）行人自重为700±145N，属于正态分布随机变量。根据上述理论，本文通过面向对象语言编制了人行走荷载生成程序FVAP(Floor Vibration Analysis Program)，对特定行走边界的人群走动进行仿真，并得到人致动力荷载时程数据。程序界面如图所示，可导入楼板的单元信息，划定活动边界、定义人群数量及行走模式等。

通过该程序生成楼板动力荷载时程数据流量大，为方便工程应用，程序自动与结构有限元软件如SAP2000、Etabs、Midas等软件接口，实现数据流的导入。通过有限元软件可以对楼板进行动力时程分析。

楼板振动时程分析法及算例分析
本文以一人行天桥结构为例，介绍楼板振动时程分析方法的分析过程。Wheeler对一人行天桥进行人行荷载试验。该天桥为两跨的钢结构，天桥截面如图所示。天桥两跨长度分别为16.32m和19.83m，楼板采用16mm的钢板，主梁采用截面460UB型钢，楼板与钢梁上翼缘焊接。在活荷载为3.5kN/m2作用下的静力挠度为L/503，其中L为主跨的长度。本文采用有限元软件SAP2000对结构进行分析。分析模型为杆系单元与壳单元的整体模型，如图所示。楼板的划分网格大小应小于步距（约750mm），以便于节点时程荷载的输入。对结构进行模态分析得到振型如图所示。试验测得的楼板振动第一阶频率为f1,exp=3.2Hz，有限元分析结果为f1,calu=3.3Hz，表明模型基本反映实际结构的动力特性。该天桥的自振频率与行走频率接近且挠度偏大，需要进行楼板振动验算，保证结构舒适度。
有限元模型中的楼板单元数据导入FVAP中，划定行走边界。为了对有限元分析和试验结果进行比较，行走模式取正常行走。人群进入楼板时间设为60s，统计时间设为120s，步长为0.1s。人群数量分别取1、15、30、60这四种工况进行仿真。以下动画为单人行走时的楼板弯矩Mmax云图。

通过程序计算生成荷载时程文件，并自动导入SAP2000中，某结点在行走人数为60人时荷载时程曲线如图所示。算例对人群数量为1、15、30、60的四种工况下的楼板振动进行分析。四种工况下楼板竖向加速度时程如图所示。

风振时程分析程序_windhist producer v1.0

总结一下去年的研究工作，其中有一项比较重要的就是“基于AR法的风振时程分析程序”的开发。这个程序主要是采用线性滤波法生成风速时程再通过转化变成风压力时程，主要是荷载数据的处理程序，而力学求解部分采用SAP2000或ETABS。程序界面如图所示。

通过面向对象的程序语言Borland Delphi 7.0编制具有前后处理及图形功能的风时程生成软件WINDHIST PRODUCERv1.0。该软件可实现通过导入SAP2000和ETABS生成的Excel表格，输入结构空间点分布。本软件可修改AR模型的阶次，积分精度、频率区间、计算步长等计算模型的参数，可调节计算模型的速度与精度。本软件的特色在于风荷载特性的输入与我国《荷载规范》紧密结合。程序可通过输入基本风压与地面粗糙度类别，按规范自动计算出梯度风高度、平均风指数和粗糙度系数并生成风速时程数据，也可以手动输入风特性参数。本软件还可以实现多样本时程的自动生成，可实现批量保存，批量导入SAP2000与ETABS的模型中，从而实现多样本的时程分析。
界面可见，非常的人性化，现在大部分风振研究大部分采用MATLAB来做，做出来的程序界面不友好，难与应用于实际工程。采用DELPHI编制界面以后，可以随时改变参数，马上生成风速曲线，且速度比MATLAB要快。
该程序的编写工作已写入论文《高层建筑结构风振时程分析软件的技术研究》将发表于《华中科技大学学报（城市科学版）》，在第八届全国结构计算理论与工程应用学术会议上发表。
Download:风振时程分析程序 windhist producer v1.0 技术说明文档 点击下载
风速模拟效果如下图所示。风振时程分析与《高钢规》简化公式的计算结果对比如图所示。以上内容在论文中均有提到。

 

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IDARC2D前后处理系统v1.0     

 美国BUFFALO大学开发的二维平面杆系分析程序IDARC 2D 6.0程序提供现行较为成熟的结构非线性分析，大量参数可由设计者自行调整，包括时程输入，构件恢复力模型，结构阻尼调整等，详尽的结构输出，包括结构刚度、振型变化，层间作用力，构件、楼层及整体结构的变形、耗能和操作状况等，且该软件已得到相关试验的检验，具有相当的工程参考意义。
IDARC前后处理系统IDARC2D_PREP，本软件适合工程人员使用习惯，按流程输入结构信息，基本信息-轴网-材料-滞回特性-截面-构件-设置-分析，通过这些流程对一个结构进行弹塑性分析，通过程序计算后得到各种结果再进行后处理显示，振型-动力响应-最大应力-塑性铰分布-滞回曲线。

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2008年上半年，我开始研究大跨度楼板的振动分析方法,通过研究发现，很多理论来源于单自由度体系的公式推导,对于特殊边界及支承条件的楼板,这些公式显得太过粗糙。因此，我在考虑基于SAP2000良好的二次开发环境，做一个楼板振动分析的前后处理，接入SAP2000进行时程分析.基于这些思考，我开始了楼板振动分析的研究,研究了半年时间,初步出了一些成果。
对于楼板荷载生成程序及人群活动楼板振动的验算理论，我总结了一下，并写成论文《The Research of Time-History Response Analysis of Floor Vibration Based on Simulation of Group Walking》（《基于人群走动仿真的楼板振动时程分析方法的技术研究》）发表在国际会议《2008建模、计算、仿真、优化及其应用学术会议》，并发表在论文集上面，现与大家分享一下。

The Research of Time-History Response Analysis of Floor Vibration Based on Simulation of Group Walking

Chen Xuewei,Han Xiaolei,Jack CHEANG, He Weiqiu,Ji Jing

Abstract. Occupant comfort when large-span floor systems are subjected to crowd-induced vibrations has become an important index to evaluate serviceability of structures. Control of deflections stipulated in current code requirements cannot sufficiently represent the serviceability requirements of floor systems. Harmonic vibration analysis procedure is introduced by foreign code requirements to deal with floor vibrations, with the restriction to those with regular shapes and simple boundary conditions. This paper proposes a time-history analysis program for the generation of load induced by human activities based on the stimulation of group walking, analyzing the floor systems with special boundary condition, span and damping by time-history method. Compared with the results of crowd-induced load experiment, the analytical results confirmed the accuracy of this analysis procedure in representing the characteristic of crowd-induced floor vibrations,which is applicable for evaluation of floor systems with arbitrary shape and boundary condition.

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