影响混凝土楼盖竖向振动舒适度的各因素分析

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翻新时间：2023-06-17

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影响混凝土楼盖竖向振动舒适度的各因素分析

摘要：介绍了国内外对建筑楼板竖向振动舒适度的控制方法，用有限元程序ETABS对一工程算例进行单人步行激励下的响应分析，对影响楼盖竖向振动舒适度的各因素进行比较，得出有效提高楼盖竖向振动舒适度的方法，用于指导实际工程。

关键词：楼板竖向振动舒适度控制方法

Abstract： Building floor vertical vibration comfort control method at home and abroad is introduced， the response under single foot encourage is analyzed on an engineering example by ETABS. Various influence factors of floor vertical vibration comfort are compared. It is concluded that effective method can improve the vertical vibration comfort of floor， and used to guide the practical engineering.

Key Word： building floor， vertical vibration， comfort， control method

中图分类号：TU473 文献标识码：A

1 引言

随着结构分析和施工技术的提高、新型高强轻质材料的应用、预应力混凝土以及钢D混凝土组合结构楼盖应用技术的不断发展，大跨空间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，在对于跨度较大的楼盖结构在设计时不仅要计算结构的强度，还要分析楼盖的舒适度。国内对楼盖竖向振动舒适的研究起步较晚，但近几年研究人员对此也做了不少工作。下面介绍一下国内外对楼盖竖向振动舒适度的控制标准。

2 楼盖竖向振动舒适度的评价标准

表1楼盖竖向振动加速度限值

人员活动环境峰值加速度限值（m/s2）

竖向振动频率不大于2HZ 竖向振动频率不小于4HZ

住宅、办公 0.07 0.05

商场及室内连梁 0.22 0.15

3 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，不考虑人行荷载的移动特征，分别按典型楼板振型最大位置进行激励，得到楼板的竖向峰值加速度。

将人行荷载简化为与楼板基频相对应的简谐力分量[3]：

（1）

式中，P为单人体重，设计时取0.7kN；i为动荷载的阶数；为第i阶简谐力的动力系数；为一阶i频。

设计中，动力系数与步频的关系可近似用公式

（2）表示。

（2）

人行荷载频率2～8HZ[4]，本文在施加人行荷载竖向时程激励时取荷载频率为3HZ，取5个周期进行计算。

4 人行荷载引起的楼板竖向振动响应分析

图3

表2楼盖基频及竖向振动峰值加速度

表2中以主梁截面500×1600、次梁截面350×1000、板厚130mm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-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，变化量能达到30%左右。

表3楼盖基频及竖向振动峰值加速度

5 结论

通过本算例的分析可知改变次梁对楼盖结构的基频和人行激励作用下的竖向振动峰值加速影响最明显。但加大次梁高度会减小楼层净高，在净高受限制时可考虑增加次梁数量，这样在增大楼盖基频的同时还可减小主梁跨中弯矩，减小楼板厚度。但要注意局部振动的峰值加速应满足规范要求。