华东交通大学：基于虚拟弹簧模型和能量功能变化原理的建筑物振动传递模型
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Journal of Building Engineering
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Vibration transmission model of buildings based on virtual spring model and energy functional variation principle
Chen Y.; Feng Q.; Liu Q.
Published：2024-07-15
DOI：10.1016/j.jobe.2024.109249
研究背景
近年来，中国的“地铁车辆段+高架建筑”发展模式迅速增长，由于其高土地利用率和投资回报率的优势。然而，由于火车进出车辆段引起的振动和噪音问题已成为其可持续发展的主要障碍。
研究内容
最近一篇发表在《建筑工程杂志》上的论文提出了一种基于虚拟弹簧模型和能量泛函变分原理的建筑振动传输模型。该模型旨在预测火车引起的高架建筑振动，并在中国广州地铁车辆段的实际工程项目中得到验证。研究采用该模型与有限元分析和现场测量结果进行比较，验证了其准确性。此外，研究还探讨了高架建筑的振动传输特性。研究结果表明，本文提出的建筑振动传输模型与有限元分析和现场测量结果吻合良好。该方法消除了拆卸结构构件的需求，引入的虚拟弹簧模型有效模拟了非理想连接和边界条件。因此，它提供了便捷的结构连接和边界条件设置，以及高计算效率。由于建筑顶层的边缘效应，高层楼层中的振动波经历了反射波和入射波的组合，导致从中间楼层向顶层传播时振动的缓慢衰减，甚至在某些情况下振动会被放大。高架建筑的振动与楼板的自然振动特性和振动源的频谱特性密切相关。当建筑楼板的自然频率与振动源的主频率相符时，由于局部共振，会发生显著的振动放大。
研究意义
这项研究的创新之处在于提出了一种新颖的建筑振动传输模型，为解决“地铁车辆段+高架建筑”模式下的振动问题提供了有效的工具。该模型不仅准确性高，而且节省了拆卸结构构件的时间和成本，同时提高了计算效率。通过研究振动传输特性，有助于更好地理解振动现象的发生机理，为未来类似工程项目提供重要参考。
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