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地铁列车振动影响下建筑结构二次辐射噪声预测方法研究

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摘要

1绪论

1.1研究背景

1.1.1建筑振动的影响

1.1.2地铁噪声对居民生活的影响

1.2国内外研究现状

1.2.1环境振动预测方法研究现状

1.2.2二次辐射噪声预测方法研究现状

1.2.3二次辐射噪声特征及影响因素研究现状

1.3本文主要研究内容

1.4研究方法和技术路线

2建筑物结构振动及二次辐射噪声的基本理论

2.1建筑物振动及二次辐射噪声评价指标

2.1.1建筑物振动的评价指标

2.1.2二次辐射噪声评价指标

2.2建筑物振动及二次辐射噪声评价标准

2.2.1振动标准

2.2.2二次辐射噪声标准

2.3建筑物振动和二次辐射噪声的基本理论

2.3.1振动基本方程

2.3.2结构声学基本方程

2.3.3二次辐射噪声特征及影响因素研究现状

2.4建筑物振动和二次辐射噪声的分析方法

2.4.1振动分析方法

2.4.2噪声分析方法

3建筑结构二次辐射噪声预测方法

3.1预测方法设计思路与步骤

3.2工况设计

3.2.1房间地板面积工况

3.2.2房间层高工况

3.2.3开窗面积占比工况

3.3建筑结构动力有限元模型

3.3.1模型参数

3.3.2模型尺寸

3.3.3荷载输入

3.3.4模型边界条件

3.3.5阻尼特性

3.3.6建筑结构振动计算结果

3.4二次辐射噪声边界元模型

3.4.1模型参数

3.4.2模型尺寸

3.4.3二次辐射噪声计算结果

3.5建筑结构二次辐射噪声的预测曲线

3.5.1地板面积工况

3.5.2房间层高工况

3.5.3开窗面积占比工况

3.6二次辐射噪声预测曲线优化

3.7二次辐射噪声预测曲线的应用

4建筑结构振动与二次辐射噪声测试

4.1测试背景

4.2测点布置

4.2.1建筑结构振动测点布置

4.2.2二次辐射噪声测点布置

4.3测试结果

5建筑结构二次辐射噪声预测方法验证

5.1二次辐射噪声预测点基本情况

5.2二次辐射噪声预测曲线选取与修正

5.3二次辐射噪声预测曲线验证

5.3.1本文提出的预测曲线的预测结果

5.3.2 Kurzweil经典预测公式的预测结果

5.3.3 Billeter经验预测方法的预测结果

5.3.4预测结果比较

6结论与展望

6.1本文主要工作

6.2本文主要结论

6.3后续研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集

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摘要

由于城市轨道交通的快速发展,地铁列车运行引起的建筑物结构振动以及二次辐射噪声受到广泛关注,而国内外对于二次辐射噪声的预测精度仍旧较低。为提高二次辐射噪声的预测精度,本文采用数值方法对建筑物结构振动与二次辐射噪声之间的关系进行了深入讨论,提出了一个根据房间地板振动速度进行二次辐射噪声预测的方法。最后利用北京地铁现场振动实测数据对所提出的预测方法进行了验证,并与已有预测方法进行了比较,验证结果表明本文提出的二次辐射噪声预测方法具有良好的准确性,且预测效率高。
  本文的主要工作及结论如下:
  1)系统地收集了关于建筑物结构振动与二次辐射噪声预测的国内外研究现状,阐述了建筑结构振动和二次辐射噪声的基本理论以及预测方法。
  2)利用有限元软件ANSYS建立了建筑物的有限元模型,构造了单频简谐荷载并施加到有限元模型中,对建筑结构进行动力响应分析,得到了建筑室内地板的振动响应。
  3)利用声学软件Virtual.Lab建立声学边界元模型,将在ANSYS模型中提取的建筑结构动力响应作为声学边界元模型的边界条件,对建筑结构辐射的二次噪声进行计算分析,计算得到建筑物室内二次辐射噪声。
  4)考虑建筑物房间的地板面积、层高、开窗面积比等影响因素,详细分析了不同影响因素下室内地板振动与二次辐射噪声之间的关系,提出了一个根据房间地板振动速度进行二次辐射噪声预测的方法。
  5)利用北京某邻近地铁建筑物的建筑结构振动和二次辐射噪声现场实测数据,对本文提出的二次辐射噪声预测方法进行验证,并与现有的预测公式做比较,结果表明本文的预测方法具有较好的准确性和高效性。

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