青岛体育中心综合训练馆大跨混凝土楼盖振动舒适度测试与分析

了新的简化计算方 法： 根 据 假 定 的 单 人 行 走 的 激 励 模型计算简 支 板 （ 考 虑 支 撑 条 件 的 影 响 ） 来 评 价 楼 与 2006 年 UK Concrete Center 所 盖的振 动 舒 适 度， 016 ） 出设计 指 南 （ CCIP［3］
建 议 的 方 法 相 同。 我 国
图3 结构楼面程概况
1. 3 测试分析阶段 利用此监测系 统 测 试 了 不 同 施 工 阶 段 、 不同激 励形式下的楼盖动 力 响 应， 选择了 4 个典型阶段的 数据进行分析， 下称阶段 I ～ IV ， 每个测试阶段 又 包 含若干连续 的 测 试 工 况， 具 体 情 况 见 表 1。 在 阶 段 III ， 封闭现场后组织人员模拟了单人行走 、 多人齐步 行走 、 多人集体跳 跃 、 多 人 随 机 行 走 等 激 励， 记录结 构楼面及木地板上的振动响应 。 阶 段 IV ， 在正常比 赛训练条件下测试结构楼面的响应 。 其余测试阶段 通常在晚间无人 /施工干扰时进 均采用环 境 激 励， 行 。 所有阶段采样频率均设为 100Hz 。
第 41 卷 第 8 期 2011 年 8 月
建 筑 结 构 Building Structure
Vol． 41 No． 8 Aug． 2011
青岛体育中心综合训练馆大跨混凝土 楼盖振动舒适度测试与分析
1 1， 2 3 陈 隽 ， 折雄雄 ， 刘秦生
（ 1 同济大学， 上海 200092 ； 2 同济大学建筑设计研究院， 上海 200092 ； 3 青岛国信集团， 青岛 266061 ）
实测研究仍然非常有限 。 文献中已有的实测结果受 到楼盖跨度（ ＜ 30m ） 、 工作状态（ 隔墙或活荷载已存 测试方法（ 激励类型单一） 等限制， 缺乏足 够 的 在） 、 说服力 。 因此， 以青 岛 体 育 中 心 综 合 训 练 馆 大 跨 度 建立了长期监测系统进行阶段 混凝土楼板为对象， 动力特性测试， 模拟 了 多 种 人 致 激 励 并 记 录 了 楼 盖 016 响应 。 将实 测 结 果 与 有 限 元 分 析 模 型 及 CCIP的建议方法进行了对比 。 1 测试系统与实测步骤 青岛 体 育 中 心 综 合 训 练 馆 工 程 地 下 1 层， 地上 1 层， 局部 4 层， 其 6. 2m 标 高 处 轴 ⑦ ～ 瑦间楼盖为 瑏 大跨度 预 应 力 混 凝 土 框 架 梁 板 结 构， 楼 板 120mm 厚 。 共有 8 根预应力框架梁和 18 根预应力次梁， 如 图 1 所示， 其中轴 ? ～ 间 跨 度 为 41. 55m （ 图 1 方 框内区域） ， 框 架 梁 截 面 尺 寸 为 450mm × 3 000 mm ， 采用 C45 自 密 实 混 凝 土 。 如 此 大 跨 度 的 预 应 力 混 凝土楼盖在民用建筑中并不多见 。
Modal testing and vertical vibration serviceability analysis of largespan prestressed concrete floor of Training Hall in Qingdao Sport Center
2 Chen Jun 1 ，She Xiongxiong 1 ， ，Liu Qinsheng 3
阶段 I ～ IV 的具体情况
编号 时期 施工期 施工期 使用期 使用期 阶段特征 楼盖主体结构完成 整体结构完工 模拟多种人行激励测试 正常比赛训练期间 测试目的 模态特性 模态特性 人致激励响应 正常荷载下响应
表1
图1
青岛体育中心综合训练馆及测试区间示意图
I II
1. 2 仪器布置 楼盖主体结构 完 成 后， 采用加速度传感器对楼
［摘要］ 通过建立竖向振动舒适度长期监测系统， 测试了青岛体育中心综合训练馆大跨度混凝土楼盖在 主 体 结 构 木地板铺设完成 、 整体结构完成等 4 个典型阶 段 的 动 力 特 性； 实 测 了 在 单 人 行 走 、 多 人 齐 步 行 走、 多 人 跳 跃、 完成 、 多人随机及正常比赛训练等多种激励情况下结构楼面的加速度反应， 并与有限元分析 及 英 国 混 凝 土 协 会 建 议 的 计 016 ） 进行了比较 。 结果表明， 算方法（ CCIP大跨度楼盖具 有 典 型 的 模 态 密 集 特 性， 本例中木地板的刚度贡献可以 016 的 动 力 响 应 计 算 结 果 比 实 测 值 小 。 上 述 忽略 。 人致激励的类型和行走路线对楼盖动力响 应 影 响 显 著 。 CCIP验证现有计算方法的合理性及 类 似 建 筑 的 舒 适 度 评 估 提 供 结果可为全面了解大跨度预应力楼盖的实际动力性态 、 依据 。 ［关键词］ 大跨度楼盖； 竖向振动； 舒适度； 动力测试； 有限元分析 中图分类号： TU375. 4 文献标识码： A 848X （ 2011 ） 08011505 文章编号： 1002-
Email ： cejchen @ tongji． 作者简介： 陈隽， 博 士， 副 教 授， 博 士 生 导 师， edu． cn 。
116 在很 大 偏 差
［1］
建
筑
结
构
2011 年
。 新 修 订 的 CSTR43 （ 2007 ） ［2］ 提 出
盖的频率 、 振型及 阻 尼 特 性 进 行 了 测 试 。 测 点 网 格 其中测点 2 # ～ 10 # 为 移 动 点， 共移动 7 如图 2 所示， 次（ 图 2 中标注为工况 1 ～ 7 ） ； 11# ～ 13 # 为固定参考 12 # （ y 方 向 ） 为 水 平 加 速 度 测 点 。 除 11# （ x 方向 ） ， 点， 其余均为竖向测点 。 根据此次测试所得振型 、 有 限元分析结果以及现场条件， 结合木地板铺设施工， 在结构楼面上安装了 12 个永久性加速度传感器， 具 12# 号测点为水平向， 体位置见图 3 ， 其中 2# ， 其余均 为竖向通道 。 这是目前所见第一个以楼盖振动舒适 度为目标的监测系统 。
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引言 轻质 、 高强建筑材料 、 预应力技术以及新型结构
（ JGJ99 —98 ） 和 的《高层民用建筑钢结构技术 规 程 》 《钢 -混 凝 土 组 合 楼 盖 结 构 设 计 与 施 工 规 程 》 （ YB9238 —92 ） 等都 对 组 合 楼 盖 的 振 动 舒 适 度 要 求 进行了规定 。 相比 而 言， 对大跨度混凝土楼盖振动 舒适度问题 的 研 究 较 为 薄 弱 。 1994 年 英 国 混 凝 土 43 （ 1994 ） 协会（ UK Concrete Society ） 在 报 告 CSTR附录中， 提出了第一 个 针 对 预 应 力 楼 盖 振 动 舒 适 度 的计算方法 。 然而， 由于该方法在人行荷载 、 支撑条 导致响应计算结果存 件和计算方法上的 过 度 简 化，
（ 1 Tongji University ，Shanghai 200092 ，China ； 2 Architectural Design ＆ Research Institute of Tongji University ， Shanghai 200092 ，China ； 3 Qingdao International Expo Center ，Qingdao 266061 ，China ） Abstract ： A permanent vibration serviceability monitoring system was installed on the post-tensioned concrete floor of Training Hall in Qingdao Sport Center． The measurement results for three distinct construction phases ，from completion of main floor structure to fully open to the public ，were summarized in terms of variation of dynamic properties and dynamic response due to different human-induced excitation like single person walking ， multi-people marching and multi-people jumping． Furthermore ，the dynamic properties of the floor were also computed through finite element analysis and simplified hand-calculation approaches suggested by CCIP016. It is found that the large-span floor has very closely-spaced modes of vibration ，and the contribution of wooden floor to the total floor stiffness is neglectable in this case． Type of human-induced excitation and the walking route has a significant effect on the floor responses． The dynamic responses calculated by CCIP016 are smaller than that of the field measurements． Observations in this study are of significance for understanding the real dynamic properties of large-span post-tensioned floor ，for verifying the applicability of current design method ，and for being a reference for vibration serviceability assessment of similar structures． Keywords ： large-span floor ； vertical vibration ； serviceability ； dynamic tests ； finite element analysis