楼板竖向振动舒适度理论及设计方法

《楼板竖向振动舒适度理论及设计方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第七届全国现代结构工程学术研讨会楼板竖向振动舒适度理论及设计方法宋元斌郑竹臭雅纳工程咨询源$lI公司，{颦#Il肌8026)摘要：由于人行脚步引起的楼板竖向振动问题是楼板舒适度问题研究的一个方面。本文介绍了楼板竖向振动的理论及应用评价标准，及其适用的范围和在楼面结构体系设计中的应用方法。关键词：楼板振动，舒适度，频率，反应系数一、引言由于人们的脚步引起的楼板振动和反应是建筑结构设计中一个特殊的领域。形成这一研究领域的基本原因是由于脚步激励楼板而引起可感知的不舒适感，从而引起人们的注意。为了弄清楚楼板在脚步激励下会产生可感知的振动的原因，以及产生这类振动的必

2、备条件和寻找避免楼板振动的解决办法，人们进行了大量的理论和实践研究。并逐步形成了楼板竖向振动分析设计的一整套完整理论与应用程序。本文着眼于介绍楼板竖向振动引起的舒适度问题的相关理论，旨在引入关于楼板竖向舒适度的设计方法。二、理论及背景1．背景楼板竖向振动所引起的舒适度甚至严重的使用问题主要集中在大跨度楼面系统、人行天桥等领域。其适用范围主要是较低楼面振动频率、较大自振振幅、较低阻尼比的楼板[1]。这类楼板通常会产生人能感知的振动因而引起不舒适感。因此需要设计人员给予特别的分析设计。2．导致楼板振动的激励楼板竖向振动理论总体可归结为由于人行走引起的可感知的楼

3、板竖向振动。导致这种振动的主要原因包括：一、入的行走、跑跳或者统一步调行为；二、机械、激励如不平衡旋转机械转动引起的振动：三、建筑外部的脉冲荷载和短暂机械激励如公路、铁路交通或者某些特殊情况下的重型机械或爆炸冲击等。晟常见且应用最广泛的楼板振动激励当属人们行走、跑跳或者统一步调行为。因此楼板振动与人群分布规模(cr∞dsize)、人们的行为模式有着直接的联系。13．人对楼板振动的反应来自楼板的振动可以引起身体内发生相当重要的应变比如某些特殊器官发生共振、急剧增加的不舒服感、正常行为能力的严重削弱乃至身体受到伤害等。因此需要研究人们对于楼板振动的感知反应。人

4、们对楼板振动的感知研究是楼板振动舒适发问题的关键，在什么情况人们会感受到楼板的振动是进行楼板振动舒适度分析需要首先考虑的问题。楼板在人们的行为中产生振动，分为可感知的楼板振动(需作舒适度分析)和不可感知的楼板振动。人们对振动的反应也分为心理上的和生理上的反应。对楼板振动的心理感受因人而异．相对比较复杂而不易用具体参数来刻画。人们对楼板振动的感受表达也不尽相同．总体来讲与楼板振动频率有比较密切的关系。对于低频振动，通常会觉得最为一个坚固的工韭建筑28e7增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会建筑物楼板的上下振动会给人一种不安全、承载力不够的不安全感：对于高频振

5、动则主要是对楼板振动噪音的反应。对这两种感受人们会有不同反应方法。对于前者往往是不自觉的调节自己的行动节律以尽可能适应楼板的振动并将因振动对自己的影响降到尽可能低。这就是对于由于行走引起的楼板竖向位移和振动的不自觉的自我调节。比如当楼板位移达到10～20咖时，人们会倾向于调整自己的步调，咀尽量将自己行动调节到能适应楼板的运动f2】。当然，10～20mm的楼扳位移是远远大于通常能碰到的楼板动力位移的。对于后者，当楼面系统中有足够多的障碍物比如隔墙、壁毯等吸收噪声较强的物品，则不易被人们感知。刻画人们对振动的晤麻右孳皇的^当对蛙持格本蝙翻再击的它性擀诔曲珠，如

6、下图所示。。从图中可以看出根据位移、速度、加速度以及楼板振动频率与人们的反应的关系。另一方面，在考虑人群移动荷载与竖向力模型以及人群移动影响时，wheeler[3]认为由于多人引起的楼板反应(加速度)与由一个人引起的差不多。E11in盯ood及Tallin亦认为由于人群任意行走引起的动力很少导致楼板的正常使用问题。而楼板的静力位移则会增加。然而人群移动引起的动力激励却缺乏一致性，除非齐步走，因此由于人群活动引起的楼板运动的动力成分非常小。但问题的关键是人群移动是否必然就是任意的呢?某种特定场合的人群一致移动是存在的。因此，由人们活动引起的楼板振动问题仍然得

7、到了广泛深入的研究。’．4．楼板振动需要考虑的几个关键问题楼板自振频率f、楼板振动加速度a、楼板反应系数R。以下分别论述楼板自振频率的一般求解方法、由于人(群)行走引起的楼板竖向力模型、楼板在竖向动力激励下的竖向加速度以及楼板反应系数的计算方法和理论。．工业建筑2007增刊1443第七届全国现代结构工程学术研讨会(1)楼板体系自振频率估算方法楼板体系由楼板、次梁、主粱三大基本构件组成。因而整个楼板体系的振动实质上是一个混合振动计算问题。根据Dunkerly方法可以分别求得楼板、次梁、主梁的振动频率，然后利用下式进行合成振动频率的求解：其中：矗——合成频率正

8、一假定无楼面梁变形下的楼板振动频率^——假定主梁无变形下次梁及次梁