大连市民健身中心 楼板振动控制初步

大连市民健身中心楼板振动控制初步分析单位：大连理工工大学完成时间：20010年8月大连市民健身中中心楼板振动动控制初步分分析0．前言大连市民健身中中心三层的运运动场包括：：体操场、羽羽毛球场、篮篮球场和排球球场，而且结结构是悬挑结结构，在剧烈烈运动下会引引起楼板竖向向反应过大，本本报告对大连连市民健身中中心楼板振动动控制进行了了初步的分析析。1．计算模型及及模态分析1.1计算模模型计算程序采用国国际著名的SAP20000软件，它是是一个大型通通用有限元分分析程序，其其有限元模型型为图1.1，控制区域域示意图见图图1.2。图1.1大大连市民健身身中心有限元元模型图1.2控制制区域示意图图1.1模态分分析(a)一阶竖竖向振型，ff=3.54Hz(b)二阶竖竖向振型，ff=3.65HHz(c)三阶竖竖向振型，ff=4.43图1.3模模型的前三阶阶振型2．楼板振动激激励荷载及舒舒适度评价标标准2.1激励荷荷载步频为单位时间间内走动的步步数，是人走走动时程的另另一个重要参参数。步频决决定了走动时作用力力时程的主要要频率分量，也也就是走动时时作用力时程程的基频。步步幅是人走一步所跨出出的距离，步步幅的大小和和人身高有关关，满足一个个简单的比例例关系：。根据单步落足曲曲线，假定人人左右足产生生的单步落足足曲线相同，可可以定义为一一条完整的行行走激振力时时程曲线。连连续两段单步步落足曲线在在时间上有一一定的重叠，人人在走动时存存在一个时间间段，该时间间段内左右足足是同时着地地的，这是人人走动与跑动动时程曲线的的一个非常显显著的差别。重重叠时间为，为单步落足足曲线的总时时间，为步频频。竖向行人人荷载是一个个静态行人体体重，加上波波动周期分量量。Bachmmann等[1]人提出出行人激励产产生的竖向荷荷载可采用傅傅立叶级数表表示，其中行行人竖向动力力荷载的表示示形式为:(11)式中：为行人引引起的竖向荷荷载，G为单个行人人的重量，本本工程单个行行人自重取为为700N。为第n阶竖向荷载载谐波的动载载因子，为行行人竖向步频频，为第n阶竖向荷载载谐波相位角角，t为时间，n为谐波阶数数，k为对荷载贡贡献的总谐波波数。单个行人竖向荷荷载模式取前前三阶谐波，=1.5Hz时，=0.275；=2Hz时，=0.4；=2.5Hz时，=0.525。，。即人行荷载表示形式为：(2)根据公式(2))，可以生成行行走激振力时时程曲线，如如图2.1-22.3所示。图2.1慢走，=1.5HHz图2.2正常行行走，=2Hz图2.3快速速行走，=2.5HHz人在跑步过程中中，脚步接触触地面产生冲冲击荷载，荷荷载的时程可可以简化成半半个正弦波函函数，当脚步步脱离地面，荷荷载为0。跑步荷载载的数学模型型可以采用如如下式子进行行描述[1]]：((3)式中：为冲击荷荷载放大系数数，其值等于于；为人的自重重，为在荷载载周期内接触触楼面的时间间；为荷载周周期。根据公公式(3)，可以生成成跑步的激振振力时程曲线线，如图2.4所示。图2.4跑步，=3..2Hz2.2舒适度评评价标准人们对于楼板振振动的反应还还依赖于他们们当时所做的的事。在办公公室或在家的的人们不愿意意感觉到明显显的振动（峰峰值加速度大大约为0.0055g）。然而对对于做运动[[2]的人来来说，可接受受的振动加速速度可提高到到10倍多（大约0.05g甚至更高）。对对于舞池旁边边的餐厅，在在购物中心站站立的人，可可接受的振动动大约为0.0155g。每个人对对于振动的敏敏感程度还随随着振动持续续时间及振源源远近不同而而改变，上面面提到的限值值是振动频率率在4Hz到8Hz之间的。在在这个频率范范围之外，人人们可接受更更高的振动加加速度，如图图2.5所示。0.55125m/s20.55125m/s2图2.5建议的的峰值加速度度3．楼板振动分分析羽毛球场地[33]的标准面面积13.4mm6.10mm=81.774m2，再加上边边上预留的面面积，总面积积大概为100m2。假设每个个场地上有4个人，即双双打，得到0.04人/m2；每个行人人自重取为700N。体操场地[3]]的标准面积12m12mm=144mm2。参考《城市市社区体育设设施建设用地地指标》的规规范，对于体体操场地，假假设0.25人/m2；此外还假假设了0.3人/m2。每个行人人自重取为700N。分析工况况表见3.1。图3.1给出了控制制区域的主要要控制点。表3.1分分析工况表工况具体情况工况1羽毛球场地上00.04人/m2，体操场地地上0.25人/m2，以1.5Hz的频率原地地踏步。工况2羽毛球场地上00.04人/m2，体操场地地上0.25人/m2，以2.0Hz的频率原地地踏步。工况3羽毛球场地上00.04人/m2，体操场地地上0.25人/m2，以2.5Hz的频率原地地踏步。工况4羽毛球场地上00.04人/m2，体操场地地上0.25人/m2，以3.2Hz的频率原地地踏步。工况5羽毛球场地上00.04人/m2，体操场地地上0.3人/m2，以3.2Hz的频率原地地踏步。图3.1控控制节点编号号4．附加TMDD的楼板分析析附加TMD计算算公式：由，可得取，可以得到：：弹簧的刚度：阻尼比参考文献献[4]进行取取值，阻尼系数：通过分析得到工工况4和5的控制前后后加速度对比比值，见表4.1和4.2。图4.1和4.2中给出了工工况4的情况下节节点2543控制前后的的加速度对比比。表4.1工工况4控制前后加加速度对比(m/s2)工况区域阻尼器数量控制点控制前最大值控制后最大值减震率%工况4区域18个1890.54830.489410.7425430.61960.515116.87区域20个27420.114727360.1169区域30个27940.1327表4.2工工况5控制前后加加速度对比(m/s2)工况区域阻尼器数量控制点控制前最大值控制后最大值减震率%工况4区域112个1890.65790.514221.8425430.74250.531028.48区域20个27420.140127360.1376区域30个27940.1587图4.1工工况4下节点2543控制前后的的加速度对比比（0.25人/m2）图4.2工工况5下节点2543控制前后的的加速度对比比（0.3人/m2）5．总结通过附加TMDD，结构的竖竖向加速度得得到了明显的的控制，控制制之后的加速速度全部满足足规范要求。参考文献：[1]G.Seedlaceek,C.HHeinemmeyer,,C.Buttz,B.VVollinng,P.WWaartss,F.VaanDuiin,S..Hickss,P.DDevinee,T.DDemarcco.Genneraliisatioonofcriteeriafforflloorvvibrattionsforiindusttrial,,officce,ressidenttialaandpuublicbuilddingaandgyymnasttichaalls,EuroppeanCCommisssion,,20066.[2]ThommasM..Murrray,DDavidE.Alllen,EricE.Unngar,ScD.Floorrvibrattionsduetohumanactiviity,AAmericcaninnstituut