混凝土楼盖竖向振动舒适度分析.pdf
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1、第4 3 卷第7 期 2 0 1 6 年7 月 建筑资讯 Bu i l d i n g I n f o r ma t i o n 建筑技术开发 Bu i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 混凝土楼盖竖向振动舒适度分析 赵娜 ,刘永宁 ,王艳 ( 1 山东卓远建筑设计有限公司,山东青岛 2 6 6 1 0 0 ;2 青建集团股份公司,山东青岛2 6 6 1 0 0 ) 摘 要 介绍了国内外对楼盖竖向振动舒适度的控制方法,通过有限元程序 E T A B S 对一工程算例进行单人步行激励作用 下的响应分析,比较影响楼盖竖向振动舒适度的
2、各因素,得 出有效提高楼盖在激励作用下竖向振动舒适度的方法,可用于指导 实际工程 。 关键词 楼盖 ; 竖向振动 ; 舒适度 中图分类号 T U 4 7 3 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 1 5 2 3 X ( 2 0 1 6 )0 7 0 0 1 0 0 2 An a l y s i s o n Co mf o r t o f Co n c r e t e F l o o r Ve r t i c a l Vi b r a t i o n Zha oNa, Li uYo ng n i n g, W a ngYa n Ab s t r a c t B u i l d i n g fl
3、o o r v e r t i c a l v i b r a t i o n c o mf o r t c o n t r o l me t h o d a t h o me a n d a b r o a d i s i n t r o d u c e d ,t h e r e s p o n s e u n d e r s i n g l e f o o t e n c o u r a g e i s a n a l y z e d o n a n e n g i n e e r i n g e x a mp l e b y E T ABS V a r i o u s i n fl u
4、e n c e f a c t o r s o f flo o r v e rti c a l v i b r a t i o n c o mf o r t a r e c o mp a r e d I t i s c o n c l u d e d t h a t e ffe c t i v e me t h o d c a n i mp r o v e , t h e v e rti c a l v i b r a t i o n c o mf o rt o f fl o o r , a n d u s e d t o g u i d e t h e p r a c t i c a l e
5、 n g i n e e r i n g K e y wo r d s b u i l d i n g fl o o r ; v e r t i c a l v i b r a t i o n; c o mf o rt 随着结构分析和施 _= 技术的提高、新型高强轻质材料的应 用、预 应力混凝 土 以及钢 一混凝 土组合结 构楼 盖应用 技术 的 不断发展, 大跨结构的使用日趋广泛。大跨度楼盖结构阻尼小、 柔性大、基频低,在人的活动和其他动力作用下会产生竖向 振动, 超过一定限度就会引起使用者的不安和心理恐慌。所以, 在设计较大跨度的楼盖结构时不仅要计算结构的承载力,还 要分析楼盖的舒适度。下
6、面介绍国内外对楼盖结构竖 向振动 舒适度 的控制标准 。 1 楼盖竖向振动舒适度的评价标准 国内外对于楼盖竖向振动舒适度的控制主要有两个方面 : 峰值加速度、自振频率。第一个控制标准一 自振频率 : 加拿 大标 准委员会建议商业建筑楼 板的 自振频率 应大于 8 H z 。我 国 GB 5 0 0 1 0 -2 0 1 0 混 凝土结构设计规范 规定 : 对混 凝土楼 盖结构应根据使用功能的要求进行竖向白振频率验算,并宜 符合下列要求 : 住宅和公寓不宜低于5 H z;办公楼和旅馆不宜 低于4 H z; 大跨度公共建筑不宜低于3 Hz 。另一个控制标准一 峰值加速度 : J G J 3 -2
7、0 1 0 高层混凝土结构技术规程 规定 楼盖结构应具有适宜的舒适度。楼盖结构 的竖向振动频率不 宜小于3 Hz ,竖向振动加速度峰值不应超过表 l 的限值。 表1 楼盖竖向振动加速度限值 峰值加速 度限值 ( m s ) 人员活动环境 蛏向振 动频率不大 于 2 H z 竖 向振动频率不小于 4 H z 住 宅、办公 0 0 7 0 0 5 商场 及窟内连廊 O 2 2 0 1 5 注:楼盖结构竖向自振频率为2 4 H z 时,峰值加速度限值可按线性差 值选取 。 2 人行荷载的选取 采用单人强迫共振模型,考虑楼板上作用单个行人,不 考虑该荷载的移动特征,分别按典型楼板振型最大位置进行 激励
8、,得到楼板的竖向加速度最大值。 将人行荷载简化为与楼板基频相对应的简谐力分量 【 3 】 : FyPa fC O S( 2 t e 。 f ) ( 1 ) 式中: P为单人体重,设计时取0 6 5 k N; i 为动荷载的阶数; a 为第 i 阶简谐力的动力系数 ; 为一阶步频。 收稿 日期 : 2 0 1 6 4 ) 3 1 4 作者简介 : 赵娜 ( 1 9 7 8 一 ) ,女,天津人,工程师,主要从事混凝土 结构设计和教学工作。 1 0 设计中, 动力系数 a 与步频产 的关系可近似用公式( 2 ) 表示 。 = 0 8 3 e x p ( - 0 3 厂 ) ( 2 ) 人行荷载频率
9、2 - 8 Hz l4 l ,本文在施加入行荷载竖向时程激 励时取荷载频率为3 Hz ,取5 个周期进行计算。 3 人行荷载引起的楼板振动响应分析 对图1 - 3 钢筋混凝土楼盖最不利位置施加人行荷载竖向时 程激励,分别改变楼板厚度、次梁截面、主梁截面、次梁数量, 比较楼盖 自振频率、竖向峰值加速度的变化。混凝土楼盖混 凝土 C 3 0 , 阻尼比取为0 0 5 , 泊松比为0 2 , 弹性模量3 0 1 0 P a , 作用均布永久荷载2 k N m ,均布可变荷载2 k N m 2 。采用 E T A B S 进行 时程分析 ,分析结果见表 2 ,3 。 加载点 4 5 4 5 0 0 l
10、 4 5 0 0 l 4 图1 单向3 道次梁加载图 。 I I 孳 l 3 60 0 3 6 00I 3 60 0 I 3 6 0 0 3 6 00 图3 单向4 道次梁加载图 表 2 中以主梁截 面 5 0 0 mm1 6 0 0 mm、次梁 截面 3 5 0 mmX 1 0 0 0 m m、板 厚 1 3 0 mm 时 的基频 和 加速度 作 为基准 值 ,分别 改变各构件的截面高度,改变量在6 8 左右,各种情况下 的基频和加速度与基准情况作对比。基频对比系数 =( 基频一 基准情况基频) 基准情况基频。从表中该系数可看 出楼盖结 构的基频随主、次梁截面的增大而增大,其中改变次梁截面
11、建筑技术开发 B u i l d i n g T e c h n o l o g y De v e l o p me n t 建筑资讯 Bu i l d i n g I n f o r ma t i o n 第4 3 卷第7 期 2 0 1 6 z 7 月 高度对结构基频的增大效果最明显,变化量能达到9 左右 。 当板厚增加时本算例楼盖结构的基频反而减小,这主要是因 为本例中随楼板厚度的增大,楼板刚度的增大速度比重量 的 增大速度慢造成 的。峰值加速度随构件截面的增大而减小, 从加速度对比系数可知改变次梁截面对峰值加速度影响最大, 变化量可达到 3 0 左右 。 表2 楼盖基频及竖 向振动峰值
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