竖向人—结构相互作用体系试验及理论模型研究

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5、诱发结构振动，其导致的舒适性与安全性问题凸显。人-结构相互作用体系的研究就显得非常重要。随着对人群荷载认识的加深，从最初简化为质量块到如今作为动力体系考虑，在人-结构体系的研究中取得突破性进展，但在工程中采用的人体模型并不能全面反应人体（人群）对结构的影响情况；而且国内关于人-结构相互作用体系试验研究也较少。为此，本文提出了三自由度度质量-弹簧-阻尼模型，深入研究了人-结构体系的相互作用，具体内容如下：(1)三自由度人-结构相互作用理论模型。采用两自由度人体模型(串联的两自由度、并联的两自由度)作用于单自由度结构模型，得到三自由度人-

6、结构系统模型。基于人体的高阻尼特性，分析三自由度人-结构体系的受迫振动运动方程，得到结构加速度响应函数，分析人-结构系统的共振频率，并将数值模拟结果与已有成果对比，验证了理论模型公式推导和Matlab程序编辑是正确的。同时模拟已有试验结果发现：采用Griffin等的人体模型参数,串联两自由度人体模型组成的三自由度能基本反映人-结构体系的动力特性，而并联两自由度人体模型组成的则无法模拟。(2)竖直方向人-结构相互作用体系试验。应用圆形钢板和弹簧组成单自由度结构模型，测试其固有频率，单人站立于模型、单人弯膝站立于模型、两人站立于模型时体系

7、共振频率，并对比分析试验结果。试验发现：人体作用于模型不像质量块作用时降低体系的频率，而是比原固有频率更大；单自由度结构模型频率低于11.50Hz时，人体竖直站姿、弯膝站姿作用，体系共振频率均出现两个，一个大于原结构频率，一个小于原结构频率；人体弯膝站立比竖直站立作用于结构时阻尼大，而且人体的质量变化对体系共振频率的影响较小。I竖向人-结构相互作用体系试验及理论模型研究(3)三自由度理论模型与试验结果对比。将三自由度模型模拟试验结果(竖直站姿、弯膝站姿人体作用于单自由度结构模型时，体系的共振频率)并进行对比研究：发现Griffin提出

8、人体模型参数是无法直接应用于工程上人-结构相互作用体系研究中；将串联两自由度和并联两自由度人体模型组成的三自由度模型的理论研究成果模拟试验结果，并采用单纯形法对模型参数进行优化，得到两种不同人体模型对应的参数；最终，发现