大跨公共建筑舒适度分析

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摘要:随着经济的发展和技术的进步,建筑结构的形式变得越来越复杂,梁板的跨度也越来越大,再加上轻型高强材料的应用,使得建筑结构向轻型大跨方向发展,刚度的减小将导致其自振频率与人的活动频率较为接近。因而这些建筑在人的日常活动作用下可能产生较为明显的振动,影响人的舒适性感受。本文以长沙市滨江音乐厅为实例,对一至三层楼板分别施加不同荷载进行动力时程分析,然后对其进行舒适度评价。研究目的是分析大跨楼板在不同荷载工况作用下,结构的动力响应。总结现有的文献,得到不同的动力响应计算方法和舒适度评价标准,从而来对结构的舒适度进行评价。主要的研究成果如下:(1)采用大型通用有限元软件Midas/Gen建立整体模型,对结构进行了多种单人荷载和人群荷载作用下的振动响应分析,并考虑了不同的加载方式,将所得的结果进行比较,得出同时对三个控制点加载与单独仅对一个控制点施加荷载时相比振动会有削弱,但因为结构整体刚度很大,削弱效果并不显著。(2)还考虑了侧向荷载的影响,将同时对三个控制点施加竖向荷载和侧向荷载后的动力响应与仅在三控制点同时时间竖向荷载进行了比较,得出前者的响应峰值加速度约为后者的3倍,说明侧向荷载的影响还是比较大的。(3)从整体模型中分别提取了一、二、三层楼板模型,并对其进行单人步行荷载作用下的动力响应分析,将所得的结果与整体模型下的结果进行比较,发现单块板下的振动响应会更大。这也说明了进行整体模型下的振动分析的重要性。(4)结合《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)以峰值加速度为指标对结构进行舒适度评价,得出结构在单人荷载作用下的舒适度是满足规范要求的,而在人群荷载作用下的舒适度却几乎不能达到要求。同时以烦恼率作为第二指标进行评价,得出的结论与上文的评价结果基本一致。(5)分析了板厚和阻尼比对结构振动的影响,得出楼板在人行荷载作用下的响应峰值加速度随着板厚的增加而减小,但是减小的幅度并不大。振动响应随阻尼比的增大而减小,并且减小的幅度逐渐趋缓,在阻尼比取0.05时的峰值加速度比阻尼比取为0.01时减小了69.03%,这样的减小幅度是比较大的。实际工程中可以通过增加非结构墙、在梁、板处设置质量阻尼器(TMD)等措施来增加结构的阻尼,达到减振的目的。
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