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基于单源、复合源模糊数的建筑结构振动分析

作　者: 杨英武
导　师: 陈伟球；王柏生
学　校: 浙江大学
专　业: 结构工程
关键词: 模糊数学单源模糊数复合源模糊数结构振动结构动力特性结构模糊动力响应模糊动力有限元交通荷载
分类号: TU311.3
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着中国工业化的快速发展以及城市工业用地紧张,规划道路或轨道交通距离建筑物越来越近。城市主干道,地下、地上轨道等交通荷载引起的振动传播使得周边建筑物产生振动,建筑物的振动有时会引起所居住的居民不能正常休息,学校、医院的工作人员不能正常工作,甚至引起室内人员不舒适感或对振动敏感的高精密仪器不能正常工作。因此,在建筑工程设计阶段,需要了解交通荷载对建筑物振动影响时,采用有效的方法预测上述交通荷载引起的周边建筑场地上拟建建筑物振动情况很有必要。在工程结构设计领域,一些设计参数由于缺乏充分的统计信息或者信息本身存在模糊性,采用传统的概率、随机理论进行计算分析,受方法限制或参数取值偏差,其结果往往不能令人满意。事实上,传统振动分析方法所涉及的交通车辆重量、速度、运行方式,轨道或道路,传播土层以及建筑物本身的参数均存在大量的不确定因素,准确获得这些参数的分布规律比较困难。因此需要寻找一种新的理论方法来解决。本文以模糊数学为基础,研究基于单源或复合源模糊数的结构振动响应并结合建筑物振动评价国际标准(IS02631-1、2),系统研究可用来预测交通荷载引起的建筑物振动的新方法。主要内容如下：1、完善模糊数学运算法则。针对传统模糊数学运算法则中存在的混合运算越运算越模糊问题,基于单源和复合源模糊数的概念,对模糊四则运算法则以及混合运算做了进一步的完善。通过赋予模糊参数以物理概念,指出多参数模糊混合运算应遵循的原则,解决了传统模糊运算存在的不符合结合律与分配律问题,然后通过算例来验证并与传统模糊运算方法做对比。结果表明,基于单源和复合源模糊数的模糊计算方法不但可以简化计算过程,而且缩小了计算结果的模糊区间。2、系统的推导基于单源、复合源模糊数运算法则的结构线性振动系统相关内容。得出结构单参数、多参数模糊的多自由度无阻尼自由振动系统的动力特性,多参数模糊有阻尼动力有限元结构线性振动系统的频响函数及模糊振动响应。算例结果表明,当模糊参数退化到确定参数时,其结果与传统结构动力分析计算结果相同。3、将复合源模糊数引入交通荷载引起的周边建筑振动分析,给出一个工程实践中应用基于模糊源的模糊动力方法预测交通荷载引起周边建筑物的振动响应算例,并结合建筑物内振动评价国际标准(IS02631,1997年版系列)进行建筑物振动评价,给出应用基于模糊源的模糊动力分析计算步骤。与其它方法相比,基于模糊源的结构模糊动力有限元分析不需要准确掌握车辆类型、速度,轨道或路面、路基参数,振动传播土层的动力参数等,只需测试拟建场地振动情况,按照文中介绍的步骤进行分析计算,可给出较为合适的预测结果供建筑设计人员参考。

基于单源、复合源模糊数的建筑结构振动分析

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