本发明涉及建筑物振动分析，尤其涉及一种基于wpa法的振动波传播计算方法及其应用。
背景技术：
1、现有研究中进行振动波传播计算主要针对单个构件，如结构中振动波在梁内、板内或柱内的传播。常用方法有采用边界近似处理的传递矩阵法等、利用间接参数的导纳法等，以及频域内的谱分析法，通过以上方法可以实现计算振动波在单个构件内任意时刻任意位置的振动响应。但现有这种方法存在一些问题：(1)对于多构件组成的结构涉及较少，或者忽略梁、板、柱连接处的振动波反射、折射问题；(2)对于具体采用边界近似处理的方法，其与真实的边界条件往往存在差异，使得计算结果不够准确；(3)对于具体采用间接参数的方法，其间接参数的选取对于计算准确性影响较大，而这一参数的计算选取往往也存在误差；(4)对于频域内的分析方法，其计算较为冗杂，且对边界条件的要求模糊，更适合单一构件的计算。
技术实现思路
1、针对以上技术问题，本发明公开了一种基于wpa法的振动波传播计算方法及其应用，得到的振动波在同层及不同层之间的振动传播规律更准确，可以快速判断目的位置的响应情况。
2、对此，本发明采用的技术方案为：
3、一种基于wpa法的振动波传播计算方法，包括如下步骤：
4、步骤s1，基于wpa法经典理论，根据梁、板、柱连接处的动力特性，补充梁、板、柱连接处振动波的传播、反射参数；
5、步骤s2，基于wpa法理论，采用matlab软件编写代码，根据得到的振动波的传播、反射参数，计算振动波在结构内任意时刻、任意位置的响应；
6、步骤s3，使用编写的代码对实际结构进行计算，并进行实地测试，验证代码计算准确性，根据验证后的代码计算振动波在结构内任意时刻任意位置的响应；
7、步骤s4，计算出各层不同点激励下各层不同位置的加速度峰值，回归得到振动波在同层及不同层之间的振动传播规律。
8、采用此技术方案，考虑了梁、板、柱在连接处振动波的反射、折射等情况，使得振动波传播分析计算不仅仅局限于构件内，而是扩充到了整体结构，使得计算得到的规律更加符合实际情况。
9、作为本发明的进一步改进，步骤s1中，针对梁板在连接处，分为中间简支、端部简支和端部固支等情况；
10、其中，板梁结构在中间简支情况下的4个结构波波幅分别为：
11、
12、其中，ar是反射波的波幅，anl是反射的近场波的波幅，at、anr分别是透射的传播波和近场波的波幅，ai是入射弯曲波的波幅，j为初相角；
13、板梁结构在端部简支情况下的两个反射波波幅ar、anl分别为：
14、
15、其中，ai是正向入射弯曲波的波幅；
16、板梁结构在端部固支情况下的两个反射波波幅ar、anl分别为：
17、
18、其中，ai是正向入射弯曲波的波幅，j为初相角。
19、作为本发明的进一步改进，步骤s1中，针对板柱在连接处，如板柱在连接处是刚性连接，忽略波的反射；
20、如板柱在连接处是半刚性连接，求解如下方程，得到反射波参数：
21、
22、
23、w板＝w柱
24、m板-m柱＝kθ(θ柱-θ板)
25、其中，m连接为连接处的弯矩，θ柱、θ板为板柱在连接处的转角。θ柱、θ板为板柱在连接处的转角；m板为板的弯矩，m柱为柱的弯矩，w板为板的位移，w柱为柱的位移；kθ为连接处的转角的刚度；
26、如板柱在连接处是铰接，允许转动，不传递弯矩，仅传递剪力和轴力，求解如下方程，得到反射波参数：
27、m连接＝0
28、w板＝w柱
29、m板＝0,m柱＝0
30、其中，m连接为连接处的弯矩。
31、作为本发明的进一步改进，步骤s2采用如下步骤进行计算：
32、步骤s21，考虑阻尼损耗因子、阻尼弯曲刚度，进行梁、板、柱物理和几何参数定义；
33、步骤s22，定义激励参数，定义提取测点位置，所述激励参数包括激励荷载类型，频率、振幅、位置；
34、步骤s23，进行网格划分、设置模态数量、初始化位移响应矩阵，计算梁、板、柱的机械阻抗，初始化位移和加速度矩阵；
35、步骤s24，判断梁、板连接处的边界条件，计算梁板、板柱之间的反射和透射系数；
36、步骤s25，计算位移响应；
37、步骤s26，计算加速度；
38、步骤s27，计算峰值加速度。
39、作为本发明的进一步改进，步骤s3包括：针对待测结构标准层平面图，采用步骤s2的代码对该结构中的一层进行简谐波荷载激励，得到待测结构各层的加速度时程曲线图；采用激振器施加代码中相同的简谐波荷载，进行实地测试，采集各层相同点的加速度时程曲线，与代码所得的加速度时程曲线图进行对比，验证代码计算地准确性。
40、作为本发明的进一步改进，步骤s4中，根据验证后的代码，计算出待测结构各层不同点激励下各层不同位置的加速度峰值，进而回归出振动波在同层及不同层之间的振动传播规律，得到振动波在结构内任意时刻任意位置的加速度峰值预测方程。
41、作为本发明的进一步改进，所述加速度峰值预测方程为：
42、α＝-7.868y2-9.796z2-17.799x2-00.758y2-9.969z2+5.657xy+56.854zy+12xy-0.955yy
43、+.794zy+0.928xz+0.857yz+1.133xz-1.4yz+19.691zz+0.128xx-0.982xy+1.281xz式中，α为峰值加速度，x、y、z为测点坐标，x、y、z为激励源坐标。
44、本发明还公开了如上所述的基于wpa法的振动波传播计算方法的应用，应用于判断目的位置的响应情况。
45、与现有技术相比，本发明的有益效果为：
46、采用本发明的技术方案，在已有wpa经典理论的基础上，补充了梁、板、柱在连接处振动波的反射、折射分析理论，使得振动波传播分析计算不仅仅局限于构件内，而是扩充到了整体结构，更接近实际情况；采用编写的matlab代码更准确高效的实现任意工况的计算；进一步根据得到的加速度峰值预测方程，可以快速判断目的位置的响应情况。
1.一种基于wpa法的振动波传播计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于wpa法的振动波传播计算方法，其特征在于：步骤s1中，针对梁板在连接处，板梁结构在中间简支情况下的4个结构波波幅分别为：
3.根据权利要求2所述的基于wpa法的振动波传播计算方法，其特征在于：步骤s1中，针对板柱在连接处，如板柱在连接处是刚性连接，忽略波的反射；
4.根据权利要求3所述的基于wpa法的振动波传播计算方法，其特征在于：步骤s2采用如下步骤进行计算：
5.根据权利要求4所述的基于wpa法的振动波传播计算方法，其特征在于：步骤s3包括：针对待测结构标准层平面图，采用步骤s2的代码对该结构中的一层进行简谐波荷载激励，得到待测结构各层的加速度时程曲线图；采用激振器施加代码中相同的简谐波荷载，进行实地测试，采集各层相同点的加速度时程曲线，与代码所得的加速度时程曲线图进行对比，验证代码计算地准确性。
6.根据权利要求5所述的基于wpa法的振动波传播计算方法，其特征在于：步骤s4中，根据验证后的代码，计算出待测结构各层不同点激励下各层不同位置的加速度峰值，进而回归出振动波在同层及不同层之间的振动传播规律，得到振动波在结构内任意时刻任意位置的加速度峰值预测方程。
7.根据权利要求6所述的基于wpa法的振动波传播计算方法，其特征在于：所述加速度峰值预测方程为：
8.如权利要求1～7任意一项所述的基于wpa法的振动波传播计算方法的应用，其特征在于：应用于判断目的位置的响应情况。