队列行走作用下楼板振动舒适度分析.pdf

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1、低温建筑技术2012年第12期(总第174期)队列行走作用下楼板振动舒适度分析李敬明，王银平，于敬海(1．天津大学建筑设计研究院，天津300073；2．天津市团泊湖投资发展有限公司。天津300074)【摘要】以某大跨度钢筋混凝土楼盖模型为对象，采用MidasGen进行动力时程分析，研究在有队列行走荷载作用下大跨度楼盖的的动力响应特性，分析结构阻尼比、梁高、板厚、附加荷载等因素对大跨度楼面结构振动响应的影响，可为楼盖结构的舒适度设计提供参考。【关键词】大跨度混凝土楼盖；振动舒适度；队列行走荷载；频率；加速度【中图分类号】TU311．3【文献标

2、识码】B【文章编号】1001—6864(2012)12—0064—03楼盖结构舒适度控制近年来已引起世界各国广泛关置，主梁截面为800mmx1200ram，次梁截面为600mmx注，我国大跨楼盖结构正大量兴起，楼盖结构舒适度控制研1200mm，板厚130mm，附加面层荷载为4．0kN／m。考虑到究已成为工程界的重要课题。大跨度楼盖柔性大，基频低，动力荷载作用下的混凝土的弹性模量要大于静载作用时的在人的活动作用下会产生竖向振动，超过一定限度就会引弹性模量，在计算时将混凝土的弹性模量放大1．2倍。混凝起使用者的不安和恐慌j，影响运动场所的使用功

3、能。GB土楼板结构的阻尼，一般情况可以取．5％，当布置有较多隔50010—2010(混凝土结构设计规范》、JGJ3—2010(高层建墙、家具或设备或参与活动人数较多时，取值可以大一些。筑混凝土结构技术规程》均明文提出了对楼盖舒适度的控采用MidasGen进行动力时程分析，模拟一列队伍齐步制要求J。行走通过大跨度楼盖部分。当荷载频率与楼板竖向自振频本文以某大跨度钢筋混凝土楼盖结构为研究对象，研率相同或整数倍时，楼板振动能量最大，因此可取第一阶究在队列行走荷载作用下，大跨度楼盖的有节奏运动动力荷载频率=f~／n，n为整数，且1．6Hz气≤3．2

4、Hz。时程分作用下的响应特性，分析结构阻尼比、梁高、板厚、附加荷析采用的荷载函数不宜少于5个周期，时间间隔宜取1／载、荷载分布形式和荷载类型等因素对大跨度楼盖结构振(7)或更小。本文中，为了查看荷载时间长度对楼盖竖向动响应的影响。振动的影响，取荷载函数的时间长度为15s。1行走荷载函数810081008loo61)00表1人行走简谐波的模型参数囊量●n量莩∞量莩行走荷载函数研究的切入点是单步落足曲线，典型的图1楼益平面布置示意图单步落足曲线反映了单足从接触到地面到离开地面的过程。要用于工程设计，须将实际步行曲线进行数学简化。3计算与分析Al

5、len和Rainer对单人和多人连续行走的动力荷载进行了实楼盖结构的前三个竖向振动模态如图2所示。可以看测，认为人行走产生的力可通过一系列的简谐波表示为：出，前三阶竖向振动模态均为大跨度楼盖部分的质点参与F(t)=Po[1+∑cos(21rf~t)](1)振动，第一模态为大跨度楼盖部分整体振动，第二、三模态忽略静荷载的影响，荷载函数可以简化为⋯：为大跨度楼盖部分的不同区域分别振动。从第一振动模态3一的形状可以看出，大跨度楼盖的跨中部分振动最大，故选取F(t)=Pocos(2仃￡+。)]I=1此点来分析竖向加速度等振动响应。图3、图4为竖向振

6、动式中，尸0为人的重量，一般取0．7kN；为第i阶荷载频加速度和位移计算结果。率的动力因子；为第i阶荷载频率；t为时间；为第阶可以看出，楼盖的振动反应可以分为三个阶段，即初始荷载频率的相位角。振动阶段、稳定振动阶段和振动衰减阶段。加载开始后，经2模型建立过五个荷载周期的受迫振动后，楼盖基本进入稳定的振动某小学屋顶操场，钢筋混凝土框架结构，现浇混凝土楼阶段，振动反应值也达到最大值；加载结束后，振动反应迅盖，C30混凝土，楼盖最大跨度为32．4mx21．8m，井字梁布速衰减，约五个荷载周期后基本上停止振动。同时可以看李敬明等：队列行走作用下楼板

7、振动舒适度分析65出，位移的振动响应数值很小，最大幅值为0．18mm，而加速楼盖结构，控制竖向振动舒适度的主要指标为加速度。以度的反应值比较大，最大值为0．15m／s。可见，对于混凝土下着重分析不同因素对楼盖自振频率和加速度的影响。(8)第一模态=4·99Hz(b)第二模态=·42H。(c)第三模态：l1．80Hz图2竖向振动模态与频率N0．表4不同板厚情况下的楼盖振动响应0．餐曩一0．05101520时间，s时间，s计算结果表明，加厚楼板，楼板的自振频率减小，竖向图3竖向振动加速度时程图4竖向振动位移时程加速度稍有减小。可见，对于大跨度钢

8、筋混凝土梁板结构，(1)阻尼。阻尼是描述楼盖体系中机械能损失程度增加楼板厚度，相应增加了重量，其刚度相对增加较少，反的量。楼盖体系的阻尼一般包括两部分：楼盖体系本身的使自振频率减