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1、第8卷第5期Vol.8No.52016年10月Oct.2016宁波奥体中心游泳馆大跨楼盖舒适度分析122王曦陆烨佳高久旺(1.北京建筑大学土木与交通工程学院,北京100044;2.CCDI悉地(北京)国际建筑设计顾问有限公司,北京100013)【摘要】本文以宁波奥体中心游泳馆项目为研究背景,针对项目存在的大跨度楼盖的振动舒适度问题,进行了大跨楼盖舒适度的分析和设计。建立了楼盖的有限元模型,分别考虑了人行走、跑动和跳跃等工况;采用时程分析法求得结构在各工况下的加速度响应;同时采用ATC给出的人不同环境下人舒适度所能接受的峰值加速度水平作
2、为该项目的舒适度评价标准。计算结果表明本项目的大跨度楼盖具有适宜的刚度和舒适度。本文采用的计算分析方法及评价标准对同类型大跨度楼盖的舒适度分析具有一定的参考价值。【关键词】组合楼盖;舒适度;荷载激励;舒适度评价【中图分类号】TU318【文献标识码】A【文章编号】1674-7461(2016)05-0030-05【DOI】10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.05.0624．0kN/m。1工程概况2结构舒适度评价标准宁波奥体中心游泳馆三层东侧为健身区,此部分大跨度楼盖采用H型钢梁-组合楼板体系,长向除了《高
3、层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-主梁跨度为36．3m,短向次梁跨度为8．4m,主次梁2010)中控制楼盖竖向振动频率的方式外,控制结布置如图1所示。构的峰值加速度是舒适度评价的主要方式。目前国内外常用的评价标准有Dickmann指标、Sperling舒适度指标、欧洲EuroCode舒适度评价标准、ATC[3]标准等。美国ATC(AppliedTechnologyCouncil)1999年发布了《减小楼盖振动设计指南》,该标准作为峰值加速度舒适度评价标准而广泛应用,本项目也将采用此标准进行楼盖的舒适度评价。ATC给出的不同环境、不
4、同振动频率下人们舒适度可接受的楼盖振动峰值加速度如图2所示。由图2可知,结构的自振频率不同,振动舒适度图1健身区结构平面布置图的评价指标也不同,自振频率在4-8Hz之间,可以直接根据结构的使用功能得出加速度的控制指标。主次梁均采用H型钢梁,截面分别为H2300×当自振频率不在此范围内,可以根据插值法得出加800×35×50、H500×300×12×20。组合楼板采用速度控制指标。以本工程为例,结构的自振频率为YXB51-305-915型压型钢板,板厚为120mm,钢板3．2Hz,结构的使用要求为有节奏的训练场地,根据的厚度为1．0mm
5、。混凝土强度等级为C30,钢材材ATC给出的楼盖振动峰值加速度的评价标准,由插2质均采用Q345。楼面恒荷载4．0kN/m,活荷载为值法可以得出,峰值加速度限值为0．633m/s2。【作者简介】王曦(1982-),男,北京建筑大学硕士在读,工程师。主要研究方向:大跨空间钢结构。宁波奥体中心游泳馆大跨楼盖舒适度分析31IABSE(国际桥梁和结构工程协会)等进行了进[5]一步的细化,如下式所示。Fp(t)=G+ΔG1sin(2πfst)+ΔG2sin(4πfst-φ2)+ΔG3sin(6πf)st-φ3)(2-2)式中,G———行人体重;
6、ΔG=0．4G,f=2．0Hz;1sΔG=ΔG=0．1G;23πφ=φ=;232本文取人的平均重量0．75kN、步行荷载频率图2不同环境下人舒适度所能接受的峰值加速度水平2Hz来模拟单人连续行走的荷载激励,如下图4所示。经试算,在连续行走5步和连续行走10步下的3楼盖舒适度分析峰值加速度值是一样的,因此本文对各工况下连续行走激励的模拟均选取连续行走5步。组合楼盖的舒适度分析采用MIDAS/GEN建立舒适度分析的有限元单层计算模型,偏安全考虑,只将结构的恒载转换为结构质量。对混凝土部分阻尼比取0．05,钢结构部分阻尼比取0．02。经模态
7、分析后,楼盖竖向第一自振频率为3．2Hz,满足高规规定的楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz的要求。考虑部分房间功能为跳操房,需对其进行进一步的舒适度分析。3．1时程函数的选取对于本项目楼盖的舒适度分析,主要采取以下四种荷载激励模型,其中对于人的平均体重,近似图3单人单步行走时程函数取0．75kN。3．1．1单步行走模型人的行走会产生竖向作用力,这与人行走的落足曲线有关,人行走时每一步都产生同样的力并且力在时间域内具有周期性的特点,Baumann提了行[4]人行走一步的竖向荷载模型,如下式所示。nF(t)=G+∑Gαsin(2πnft
8、+φ)(2-1)pipii=1式中,G———行人体重;α——第i阶荷载谐波的动载因子;i图4连续行走时程函数f——步频;pφ——相位角。3．1．3跑动模型i本文取人的平均重量0．75kN、步行荷载频率有研究表明,从荷载峰
