甘肃省体育馆悬吊楼盖人致振动舒适度现场测试研究

对于悬吊楼盖,其悬吊端竖向刚度较弱,人群荷载激励下易发生较大振动.以甘肃省体育馆13.500m标高悬吊楼盖为研究对象,在主体结构完工后,首先,测试了楼盖在环境脉动激励作用下的振动模态;其次,参照楼盖的振动模态实测了楼盖在不同激励下包括单人行走、多人行走、多人跳跃、多人跑步、自由运动等工况下的加速度反应;最后根据楼盖的建筑使用功能,以峰值加速度为指标评估该悬吊楼盖的振动舒适度.结果 表明,悬吊楼盖在人行荷载作用下存在较为显著的振动响应和一定程度的振动舒适度问题,人致激励的类型和路线对楼盖的振动舒适度有显著的影响.     

财富中心悬吊楼盖结构舒适度设计及检测

大跨度空间结构楼盖的人行舒适度问题是结构设计中不可忽视的重要因素。在对结构舒适度使用性能的评价方法和评价标准总结归纳的基础上,提出了通过分析楼盖结构的振动特性,如最小自振频率、振动峰值加速度等,来控制楼盖结构的刚度,作为结构舒适度设计依据的方法。设计方法成功应用于财富中心的大跨度悬吊楼盖结构设计,并结合回廊第1阶的自振频率及模态的工程实测结果,验证了分析方法的可靠性。     

新型预制装配式楼盖人行荷载下舒适度试验研究

选取自振频率与峰值加速度双控标准,对新型楼盖进行人行荷载下的舒适度试验,分析了各行连接件、步频、人群规模、行走路线、人行荷载布置方式等因素对楼盖竖向振动的影响,结果表明:跨中连接件对楼盖振动的影响大于其他位置的连接件;步频及人群规模越大,振动响应越大;最不利的行走路线是沿横板向行走并通过低阶振型中心;最不利的布载方式是常规板双侧布置人群荷载。5种因素对楼盖的影响程度由大到小依次为:各行连接件、步频、人行荷载布置方式、行走路线、人群规模。选取最不利情况对楼盖进行了舒适度分析,结果表明该楼盖满足舒适度要求。     

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明:随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15 Hz,峰值加速度不大于0.15 m/s~2。     

人行荷载作用下大跨楼盖多模态振动控制方法研究

对于模态频率密集分布的大跨楼盖,往往存在多个模态能够被人行荷载激发产生共振,目前对此类问题尚无完善的振动控制方法。以大跨楼盖为对象,采用调谐质量阻尼器（TMD）,基于人行荷载幅值的频域分布,针对与楼盖各共振模态形状相关并能激发楼盖最不利振动的荷载激励条件,提出了采用有限数量TMD对楼盖多个振动模态进行综合控制的设计方法。以某大跨楼盖的多重调谐质量阻尼器（MTMD）减振设计为例,首先采用有限元方法模拟实际人行作用下的楼盖反应并检验振动控制的效果,然后对比了多模态优化方法和单模态优化方法设计的MTMD对频率不同疏密程度分布的楼盖振动模态进行减振控制的效率。结果表明,考虑多模态叠加设计MTMD能够对整个人行激励频带范围内的楼盖振动模态进行综合控制,实现了楼盖各个共振模态处响应峰值的一致性,对模态频率分布较密集楼盖的减振具有更好的适用性。另外,楼盖的不利振动不仅由低阶模态控制,人行激励下楼盖高阶模态共振同样产生非常不利的影响。     

胶合木-混凝土组合楼盖人行荷载激励下振动舒适度研究

为研究胶合木-混凝土组合楼盖在人行荷载激励作用下的振动舒适度,对胶合木-混凝土组合楼盖进行了动力特性试验,测得其基本自振频率和阻尼比等相关动力特征值,并对该楼盖施加了多种人行激励工况,分析了步频、行走路径、行人数量、行走荷载布置方式、行走方式等因素对胶合木-混凝土组合楼盖振动性能的影响。结果表明：随着步频的增大和行走人数的增加,组合楼盖的峰值加速度逐渐增大;多人保持一致行走状态下组合楼盖的峰值加速度较随意行走的大;当步频相同时,原地踏步时的组合楼盖峰值加速度较连续行走的大。在试验研究的基础上,提出了胶合木-混凝土组合楼盖基本自振频率以及单人行走下峰值加速度的计算方法。最后结合国内外相关规范,建议采用自振频率和峰值加速度的双重指标来评价胶合木-混凝土组合楼盖振动舒适度,即楼盖的自振频率不小于15Hz,峰值加速度不大于0.15m/s²。     

人行激励下压型钢板-混凝土组合楼盖舒适度分析

为研究人行激励下大跨度楼盖结构的舒适度问题,对目前比较流行的压型钢板-混凝土组合楼盖体系进行有限元建模,在此基础上进行瞬态振动的分析,将得到的结果与美国规范AISC 11的计算结果和标准进行对比。结果表明:AISC 11计算方法对人行激励的简化并不合理,造成峰值加速度与实际误差较大,偏于不舒适;人行激励模型考虑了多阶简谐激励的作用和人行激励作用位置的变化以及人与楼盖相互作用的过程,更贴近实际。     

忽略梁板轴线相对偏移对人行荷载下大跨楼盖TMD减振的影响

为研究忽略梁板轴线相对偏移对大跨楼盖在人行荷载下TMD(调谐质量阻尼器)减振的影响,以某酒店会议中心大跨楼盖为研究对象,将大跨楼盖分为梁板轴线对齐模型和梁顶与板顶齐平模型,分别进行动力特性分析,针对各自主要竖向振型加设人行荷载,依据各人行荷载下楼盖的振动响应,对两种楼盖模型分别设计了不同的TMD减振方案。对比发现:相比于梁板轴线对齐的楼盖结构,考虑梁板轴线相对偏移时,楼盖结构的梁板刚度和竖向自振频率均偏大,各人致激励工况下的振动响应和TMD减振设计方案完全不同。最后,将梁板轴线对齐模型的TMD减振方案以同样位置布置于梁顶与板顶对齐模型时,发现TMD无明显的减振效果,说明了在对大跨楼盖做人行荷载下的舒适度分析时,应充分考虑梁板轴线相对偏移的影响。     

长沙国际会展中心精品酒店楼盖人致振动舒适度试验研究

选取长沙国际会展中心配套精品酒店第三层会议室27.3 m×15.6 m装配式钢结构集成楼盖建立足尺模型进行人致振动舒适度试验,获得该楼盖在单人行走、5人行走和10人行走等8种激励工况下的加速度响应,测试结果表明该集成楼盖人致振动舒适度满足要求。采用行走路线法对上述行走激励工况进行有限元模拟,将计算值与实测值对比,数据吻合较好。研究发现,当沿楼盖X向行走时,楼盖加速度响应较大于沿Y向行走;各主板间采用的灌缝处理削弱了楼盖的整体刚度;对人流进行分流可以有效的降低楼盖人致振动响应。     

南太湖奥体公园体育场屋盖观光走廊人行舒适度研究

南太湖湿地奥体公园体育场屋盖钢结构与下部钢筋混凝土看台完全脱开,最大悬挑长度为45m,屋盖悬挑端设置观光走廊。以结构动力学理论为基础,通过数值模拟方法,对结构施加同步行走、随机行走、同步起立、单人跳跃等32种不同的人行激励,验算人行激励下观光走廊的振动舒适性。重点研究了人行激励下的结构动力时程响应,计算出每种工况的峰值加速度,并与选取的舒适度评价标准限值对比,找出不满足舒适度标准的工况和相应的振动最大位置,为减振设计提供依据。结果表明通过调整结构刚度和结构振动控制均能实现较好的减振效果。     

人行走引起的楼板振动舒适度设计

由于现代建筑的楼板结构跨度越来越大、刚度越来越小,人正常行走引起的楼板振动舒适度问题日益突出,目前国内尚无统一的舒适度标准和设计方法,本文在国内外相关研究基础上,提出了楼板振动的舒适度设计标准,由动力方程推导出了楼板振动的加速度计算公式,并针对楼板振动的特点,对舒适度设计应采用的荷载取值、分析工况进行了详细说明,可为实...     

天津环渤海大饭店楼板结构振动舒适度设计

天津环渤海大饭店采用钢-混凝土组合楼板,刚度较小,针对其在人行激励下可能发生的舒适度问题,采用有限元分析法,对不同使用功能的楼板振动进行了计算分析,并提出了改善舒适度的建议。     

有节奏运动引起的楼板振动舒适度设计

由于高强轻质材料和大空间结构在体育馆、健身房和俱乐部等公共建筑的运用，楼板结构跨度越来越大、刚度越来越小，有节奏运动引起的楼板振动舒适度问题日益突出，对此，目前国内尚无统一的舒适度标准和设计方法。本文在国内外相关研究基础上，针对有节奏运动提出了舒适度设计标准，根据动力学原理推导了振动加速度的计算公式，并对楼板振动计算的...     

沈阳奥体中心大跨度预应力混凝土楼盖动力特性实测与分析

大跨度预应力混凝土及钢-混凝土组合楼盖在体育建筑、大跨空间结构及高层建筑中的使用越来越广泛。由于大跨度楼盖阻尼小、基频低,在人日常活动激励等作用下会产生竖向振动,超过一定限度时会影响使用者的舒适度。因此,大跨度楼盖竖向振动舒适度问题日益受到重视。沈阳奥体中心综合体育馆三层楼盖主梁跨度41.5 m,是目前国内体育建筑中跨度最大的混凝土楼盖系统。本文针对此楼盖系统的动力特性进行了现场实测,并与理论分析结果进行了比较。     

大跨度楼盖竖向振动舒适度的设计

近些年,我国地铁建设日新月异,地铁附属开发逐渐成为一种新的开发模式。由于地铁的制约,其附属商业开发出现很多大跨度建筑。在使用中,人的活动引起楼板竖向振动的控制对于建筑物的正常使用状态,是一个十分关键的因素,楼板振动问题是一个人机工程学和结构工程学的交叉课题,人对楼板振动的反应与振动大小、人自身的活动状态、人的心理反应都有关系。但我国目前还没有相应的控制目标、计算方法及相应规范。美国钢结构协会(AISC),国际桥梁协会(IABSE),日本建筑协会都研究了人群活动引起的楼板振动计算及振动引起的舒适度问题,但由于各种国内外技术水平和经济实力的差异,这些方法在实际应用中存在很多问题。本文通过对一个具体工程,对大跨度建筑在使用状态下,楼盖竖向振动舒适度的设计方法进行研究,参考国外资料,提出一个实用的控制目标和计算方法,可以在大跨楼盖设计中进行推广。     

考虑人-结构相互作用装配式轻质楼盖振动舒适度评估

考虑人-结构相互作用,精确评估了装配式轻质楼盖的振动舒适度,评估结果以概率的形式给出,并通过半刚性约束提高了楼盖振动舒适度。建立了行人-楼盖相互作用的耦合振动控制方程,控制方程是与时间相关含Dirac函数的偏微分方程,用微分求积-积分求积(DQ-IQ)混合法进行处理,得到楼盖的加速度响应。以轻质、模态较为密集的冷弯薄壁(CFS)组合楼盖为例,分别用振型分解法和DQ-IQ混合法计算当行人以中速步频通过楼盖时楼盖的加速度响应,对比两种方法的计算结果,验证了DQ-IQ混合法的准确性。行人以中速步频通过楼盖时,得到相应步频下楼盖特定的峰值加速度对应的概率值以及不大于某个特定峰值加速度累积概率值,并统计了在半刚性约束下取不同刚度系数楼盖满足舒适度限值时的累积概率。结果表明,采用半刚性边界条件时,通过增大刚度系数可降低楼盖的加速度响应,增大楼盖舒适度累积概率,使得楼盖满足舒适度要求,当刚度系数为10.5时,楼盖舒适度概率达到100%。在考虑装配式楼盖振动舒适度要求时,刚度系数可为设计时边界条件转动刚度的选取提供参考,可为设计时半刚性约束系数的选取提供参考。     

某城楼大跨度钢-混凝土叠合板组合楼盖振动舒适度研究

以某城楼大跨度楼盖为工程背景,开展了钢-混凝土叠合板组合楼盖振动舒适度评估研究。首先通过现场动力特性测试获得的楼盖结构一阶竖向动力特性,校核了建立的整体结构精细化有限元模型,然后仿真分析得到了楼盖受单人行走、多人行走以及单人跳跃等多种激励的动力响应,最后开展了楼盖振动舒适度评价。结果表明:该新型楼盖结构竖向刚度整体较大,具有较好的振动舒适度;有限元建模可将混凝土叠合板等效为整体壳单元,根据刚度、质量等效原则增加板厚来模拟装饰面层,钢梁和混凝土板的连接可按刚接处理。研究结果可为类似楼盖振动舒适度评估与有限元精细化建模提供参考。     

楼板振动舒适度控制的标准研究

由于新技术、新材料等的发展和应用,现代楼板结构跨度越来越大、刚度越来越小,楼板振动舒适度问题目益突出,但目前国内尚无统一的楼板振动标准。本文在国内外大量舒适度实验研究的基础上,对不同活动状态和建筑使用类别,提出了振动加速度的限值规定,以满足人们对建筑使用舒适性的要求,为工程设计中的楼板振动舒适度设计提供参考。     

Vibration serviceability of pre-stressed concrete floor system under human activity

A comprehensive research was undertaken to study the vibration serviceability of a long-span pre-stressed concrete floor system intended to be used in an indoor badminton court, using the field test and finite element method. Specifically, heel-drop was adopted to capture the natural frequencies and modal damping ratios of the floor system and the tests for jumping impact and different types of human excitations (walking, running and hopping) were performed to capture the acceleration responses. The floor system is found to have low frequency and modal damping ratio. The comparison of the experimental results with the published values from China’s design code, AISC design guide and PCI design handbook indicates that the pre-stressed concrete floor system exhibits satisfactory vibration perceptibility overall. The acceleration threshold value given in the China’s code and AISC design guide may be conservative for the pre-stressed concrete floor under hopping excitation. For determining the fundamental natural frequency analytically, fixed-pinned support condition is recommended for accounting for the effect of adjacent structures on floor stiffness. Coefficients β_rp is proposed to calculate the RMS acceleration conveniently by hand.