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组合楼盖结构舒适度分析实例

来源:华佗小知识
随着国家和地方推广建筑部件化,建筑工业化和产业化,装配式建筑成为引导 建筑行业发展的新趋势。目前装配式建筑主要由预制装配式混凝土结构、钢结 构、竹木结构、组合结构等组成。

相较于预制装配式混凝土结构,钢结构或钢-混凝土组合结构以其自重轻、施工 周期短、跨度大(空间分割灵活),延性好等优势,在公共建筑领域广受采用。

组合楼盖构造示意图

典型组合楼盖实例

钢结构建筑大量采用后,由于钢结构楼面的刚度较传统混凝土楼面的刚度要小 很多,所以楼板舒适度成为必须要考虑的问题,目前振动控制主要遵循的规范 中,《高层建筑混凝土结构技术规程》3.7.7条及附录A,《高层民用建筑钢结 构技术规程》3.5.7条均定义如下:

X S,7楼盖结构应具冇适宜的舒适度.楼盖结构的哮向振动频 率不宜小于3H“竖向

振动加速度峰值不应大于表5. 7的限 值。楼盖结构竖向振动加速度可按现行行业标准《髙层建筑混凝 土结构技术规程》JGJ 3的有关规定计算。

表3. 5.7楼盖竖向振动加速度限值

峰值咖速度限低(ni/5z) 人员活胡环境 竖向自振頻隼 不大 住宅*办公 0. 07 0. 22 蛊向自振頻宰 不小于4Hz 0. 05 0. 15 商场及室内旌廊 注】楼盖结构竖向糊率为2HE-4Hz时,峰值加速哎限值町按线性播仇选取\"

除此之外,由中国工程建设协会颁布的 《组合楼板设计与施工规范》 中的4.2 章节也对组合楼盖的自振频率和加速度限值有规定:

4. 2. 4组合楼盖在正常使用时,其自振频率A不宜小于311^亦 不宜大于巧且振

动峰值加速度与重力加速度g之比不包大 于表务2.4中的限值。

表4. 2.4撮动婷值加速度限値

住宅•办公 BF/K 箭场、管饮 0. CH ①005

注d 齋厅、健身房、手术宣等其他功整房黒应燉专门研究论证= 2当几小或大于&H次时,览啟专门研究论证*

国内通用的结构设计分析软件如 YJK midasgen等已在楼板及设备振动模块中 增加该功能,通常经过多楼层频率验算及附加的楼板动力时程分析即可完成常 规项目的楼板舒适度分析。但是因项目需要,且本着知其然更要知其所以然的 原则,笔者查阅了更多资料,抛砖引玉,大家共同研究。

美国钢结构协会发布的 AISC Steel Desig n Guide 11 《Floor Vibratio ns Due To Human Activity》提出通过楼板加速度来控制楼板的振动。

g = pW ~7

(2.3)

where

ap/g = estunatedpeak acceleration (in units of g) aQ/g = acceleration limit from Figure 2.1 fh = natiual iiequency of floor strucmre

Pf) = constant force equal to 0.29 kN (65 lb) for floors and 041 kN

(92 lb.) for footbridges

通过使用不同的参数值,考虑建筑用途、非承重构件、隔墙、幕墙等的阻尼, 以及主次梁的挠度,是较为先进的分析评价方法。

在国内试验分析和研究的基础上以及参考国外规范(标准),住建部组织专家 编制了《建筑楼盖结构振动舒适度技术规范》 征求意见稿,其中6.3.1条对人 行走引起的楼盖振动峰值加速度计算约定如下:

S.3J憐盖可简化为单自出哎体系时*人行走引起的楼盖撮动悴值加速度呵按卜 列公亢近

似计算:

如=需9

岭二坯广^斤

阴1 — 1)

(6.3.1 -2)

式中:⑰——機盖振动悴值加速度(m/s2):

岭一一接逍楼盖结构自抵頻率时人竹•龙产生的作用力(kNh

Pb——人行走产生的作用力(kN),对于普通建筑楼盖可^Lp9 = 0.29KN? A——楼診第构的第一阶竖向自振频率(H?); f——楼盖结构阻尼比’按表孔乳2采用;

W一一楼需结构據动冇效重.S (kN),可按6.33 计算;

ff -- 直力加速度*取9.8 m/s2o

值得注意的是,与《高规》附录 A相比,在该规范中,对 人的等效均布荷载和 楼

盖阻尼比均做了细致约定,对楼盖舒适度计算提供了更为明确地分析方式。

* 3.2.4人的等效均布荷载

楼盖使用类别 赫厅、稠出葬台 自周定座位和无固定唾位的看台 健殆房(仅进存肓氣健专操毎自节奏运动】

人的竽效肉布荷戟 4N/mT 0.6 L5 0.2 0 12 傩耳屈〈同时进行右氧世身操和霁械傩身}

丧334行進滋助的楼盖阻尼比

楼检便用类別 肅楼极 —— — 辆一碗土组合樓枫 0,02-0.iM,11 0.02-0.05 卩】 乎术室 0.05 0.05 办公空.住宅、宿吿、旅 馆、酒店、医院病房 毅室、会议室、医曉门邃 室、托儿所“幼儿园、剧 场、够陶:、礼堂、机场上 厅、抿览厅、抵客弹候牢、 商场*餐厅、匱竜 —=■ 0.02 连魔、空内天桥 0.005 0.01 0.02 注;〔】]R1尼比08町用于无家具和非结构构件情况.如无地41电子外佥殴开ftt办处区利敖窒等: HL尼岀叹3町用于有官拟 性百构构⑴ 带仏星灣厲騎的情况:

审尼比0如可乐F家貝较人柠诃的丸弔奶金衣、会议宝、人床禅; 闌

Q

.

0

5

可開尸脅怙态堪克塢的情况\"

与之类似,《组合楼板设计与施工规范》5.5.7章节定义如下:

生=业£导空&

K

式中池F

〔5.5⑺

5GE

组合楼盖加速度峰值(mm/s2);

组合t$aa掘频率(HQ,可按本找范第5.工s条计 算或采用动力有限元计算『

计算板格的有效荷载(N人按本规范第阶& 9条计 人行走产生的激振作用力CN).-般可琥仇SkN; 重力加速度;

楼養阻尼比,可按表&乩7取值\"

MS.5.7检盖阻尼比占

计松桓再内光家具或型具祖少、股有非结

鞠梅件或

计炸桩+S内右少駅家具'衣少駅可揺式隔時 计菲扳蔽内再牧1E家4、有少就可折式團墙

汁算板帖内毎辰祁有耶琳构分馬端

住宅’办益 蔚业'喉伏

0. 05

按照上述规范,小编取自己以往项目案列做了一个分析,根据《组合楼板设计 与施工规范》5.5.和5.5.9条,楼板舒适度计算如下:

IH卅枇⑴⑴t

12怙\"40冲嘔W 12*4卅*»叮帜00伙

IV7 50*30^ 24*300*^

s

14'7f *■)0*?4*30C124

典型楼板布置示意图

有效均布荷载作用下次梁板带和主梁挠度图

楼板厚度Z 有效何载蹤■樱煞自重也丹 rL=Ee/l. 35Ec;w Es=de 3/12n*n 12 (k 缶 L 24E-H30* Z 97E+04* 对于次梁』 Ie^-b =P 1. 27E+09C 2. 30E+03^ 4. 53E+C5* 1. C15E+04- 1. C16E+04* 次梁间距卫 次乗跨度u 次梁板帶有效寛度bEJ-Cj-Ds/'Dj) W 2*8400*3/3=16800^ g gj= Ct ★或j宋叭护心 满足门 4 46E+€2^ 2. 30E+09* 8. 4DE4O3+ 4. 3SE+05+ 1. 52E+04i 7. OOE+03^ 3. 58E-H)2t 主梁 H750K300K14K24 ® 主梁跨度 Dg=2Ig/U^ 阪二理①j/Dg厂1/蛀1炉 此向施推丕连续,取b跆为(2/3)Lj^ 次梁挠度△齐 框架梁挠度△引 框架梁挠度修正虫吕忌 CE^Aj+C^AgJ/CAj.Ag). S. 38E+00- 4. 575* 3. 70E+00* 4 13E+02* 5. 17&9976 7* fn-18/JA<. 楼盖阻尼比 0. 025* 3且型(-0” BHfn〉/绘酬 0. 0047 根据《组合楼板设计与施工规范》 4.2.4 条,自振频率 fn=5.18Hz, 振动峰值加 速

度ap/g=0.0047 v 0.005,低空飘过,刚刚满足,真的好悬。

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