天津图书馆楼板舒适度性能研究

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随着复杂建筑不断涌现,人行激励导致的楼板振动舒适度问题逐步体现出来。本文以天津图书馆视听室桁架吊挂楼板为工程背景,结合楼板模态测试和现场振动测试,对人行激励下楼板振动舒适度展开研究,得到建立复杂结构楼板有限元模型的通用方法,和楼板舒适度的验算方法,并以此评价图书馆楼板舒适性能。首先,通过对各国楼板舒适度评价标准和评价指标的归纳,确定以加拿大标准协会以及AISC/CISC提供的振动标准曲线作为评价依据,当楼板基频处于4~8Hz时,采用峰值加速度15%g的限值指标。其次,进行模态测试,将实测楼板频率与振型同有限元计算结果对比,提出通过计算楼板边界刚度,确定边界条件的有限元模型简化方法,得到适用于本研究的“柱点固接、桁架直腹杆点铰接单板模型”,此方法具有通用性,对以后研究有一定的借鉴意义。在此基础上,以动力时程分析为手段,楼板振动峰值加速度响应为指标,通过变量分析,得到人行荷载频率、加载点位置、楼盖模态阶数以及软件求解设置对人行激励作用下楼板振动响应的影响,指出楼板的最大响应由模态共振决定,第一阶模态共振为舒适度验算的控制工况,一阶共振荷载加载于一阶振型中心易激发模态共振,得到最大响应。最后,对比有限元和现场振动测试结果可知,步行工况下,计算和实测加速度时程较吻合,多人同步行走时楼板峰值加速度实测为0.115m/s2,计算值为0.0997m/s2,均满足0.15m/s2的限值要求。单人跳跃工况计算得到峰值加速度为0.1406m/s2<0.15m/s2,且随着感受点与激励点距离的加大,振动衰减显著;对于多人跳跃工况,加速度响应超过限值。综上所述,楼板的舒适度性能在正常使用状态下满足规范要求,在使用过程中应当注意避免出现跳跃等剧烈运动的情况。
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