JGJT441-2019建筑楼盖结构振动舒适度技术标准NA.pdf

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JGJT441-2019建筑楼盖结构振动舒适度技术标准NA.pdf

5.2.2本条根据国内外的研究成果,给出了跳舞、有氧健身操 有氧健身操和器械健身同时进行、演唱会和体育比赛看台上观众 的活动、室内体育活动等有节奏运动的荷载函数。 5.2.3根据国内外的大量实测数据,跳舞、观众在看台上的 活动、健身操、室内体育活动等有节奏运动的荷载频率见 表4。

6.2.2本条根据国内外的研究成果,给出了跳舞、有氧健身操 有氧健身操和器械健身同时进行、演唱会和体育比赛看台上观众 的活动、室内体育活动等有节奏运动的荷载函数。

6.2.3根据国内外的大量实测数据,跳舞、观众在看台上的

活动、健身操、室内体育活动等有节奏运动的荷载频率见 表4。

DB15/T 1792.1-2020标准下载表4有节奏运动的荷载频率

注:1看台是指演唱会和体育场馆的看台:

一般地,当荷载频率与楼盖的第一阶自振频率相等或者楼盖 的第一阶自振频率是荷载频率的整数倍时,楼盖发生共振,振动 加速度响应最大。因此,可根据楼盖第一阶自振频率f,和第 阶荷载频率范围确定振动响应较大的第一阶荷载频率f1取值。 例如,楼盖结构的第一阶竖向自振频率f1=5.7Hz,该频率不 在有节奏运动的第一阶荷载频率范围内,取n=2,则5.7/2= 2.85Hz,取n=3,5.7/3=1.9Hz,而2.85Hz和1.9Hz均在跳 舞和观众在看台上的活动的第一阶荷载频率范围以内,因此对于 舞厅、体育馆的看台而言,进行舒适度分析时分别取1为 1.9Hz、2.85Hz进行计算;而1.9Hz、2.85Hz不在健身操、室 内体育活动的第一阶荷载频率范围内,因此对于健身房、室内体 育活动的场地进行舒适度分析时,f1应取与1.9Hz、2.85Hz相 接近的第一阶荷载频率的下限2.0Hz、上限2.75Hz分别进行 计算。 另外,第一阶荷载频率取值也可采用扫频的方法,即按 0.1Hz或更小的频率间隔分别计算,按振动加速度响应最大值 确定最不利荷载频率。 6.2.4根据国内外的大量试验结果,本条给出了跳舞、演唱会 T

6.2.4根据国内外的大量试验结果,本条给出了跳舞、演唱会

和体育比赛时看台上观众的活动、健身操的动力因子。根据 场馆场地上运动员活动的特点,室内活动的动力因子可采用健 操的动力因子。

6.3.1有节奏运动一般有多阶荷载频率,当考虑多

6.3.1,有节奏运动一般有多阶何载频率,当考虑多阶荷载频率 对振动加速度的影响时,Allen(1990)建议人的加速度反应可 取区间加速度最大值。 一般来说,取前三阶荷载频率的计算精度能够满足工程需 要。经过试算和拟合,取前三阶荷载频率的区间加速度最大值可 表示为:

式中:apm 有效最大加速度(m/s); api 第i阶荷载频率对应的振

am = (Zal:5).

式中:apm 有效最大加速度(m/s); api一一第i阶荷载频率对应的振动峰值加速度(m/s²)。 6.3.2本条根据国内外的研究成果,给出了有节奏运动引起的 楼盖加速度简化计算方法。 当荷载频率有多阶时,第阶荷载频率对应的荷载函数可表 示为:

6.3.2本条根据国内外的研究成果,给出了有节奏运

楼盖加速度简化计算方法。 当荷载频率有多阶时,第i阶荷载频率对应的荷载函数可表 示为:

P,(t) =:Qpcos(2元ifit)

自由度体系楼盖的峰值加速度为

式中:api 第i阶荷载频率对应的振动峰值加速度(m/s); k一刚度(kN/m); 阻尼比:

f1第一阶荷载频率(Hz); fi一一第一阶自振频率(Hz)。 楼盖在YQ。荷载作用下的位移△w可用下式计算:

且将EI用下式代入:

Awi = XQ EI

EIg fi=Ci F. H4

式中:L 跨度(m),单向板的跨度或双向板的短边跨度; H一一跨度(m),单向板的跨度或双向板的长边跨度; Cs一挠度系数; Ci一模态系数。 表示为:

7.1.1对于商业综合体等集商业、办公、商场、文化娱乐、教 育、运动、健体、美容等一体的大型公共建筑,娱乐设施可能设 置在上部楼层的楼盖上,而大型娱乐设施的振动较大,该振动将 影响本楼层或相邻楼层的商业、办公、商场等的运营,因此需要 进行楼盖振动舒适度分析。 对于该类型的设备振动,设备处楼盖振动峰值加速度应满足 本标准第4.2.3条的舒适度要求,对于其他使用功能的楼盖,应 满足相应的舒适度要求,

置在上部楼层的楼盖上,而大型娱乐设施的振动较大,该振动将 影响本楼层或相邻楼层的商业、办公、商场等的运营,因此需要 进行楼盖振动舒适度分析。 对于该类型的设备振动,设备处楼盖振动峰值加速度应满足 本标准第4.2.3条的舒适度要求,对于其他使用功能的楼盖,应 满足相应的舒适度要求。 7.1.3建筑物内的动力设备,应优先选择自带隔振装置的。当 动力设备自身未带隔振装置或其振动不能满足舒适度要求时,设 计时应优先考虑对该动力设备采用隔振基础或能满足舒适度要求 的减振设计措施。 当动力设备的干扰频率落于楼盖自振频率区段时,应考虑共 派影响,提高动力设备隔振基础的隔振效率,以满足舒适度 要求。

7.1.3建筑物内的动力设备,应优先选择自带隔振装置的

动力设备自身未带隔振装置或其振动不能满足舒适度要求时,设 计时应优先考虑对该动力设备采用隔振基础或能满足舒适度要习 的减振设计措施。 当动力设备的干扰频率落于楼盖自振频率区段时,应考虑共 派影响,提高动力设备隔振基础的隔振效率,以满足舒适度 要求。

7.2.1设备的动力荷载是室内设备振动舒适度设计的前提条件 本条给出了设备动力荷载的基本数据要求,如遇特殊情况,要 据实际情况确定。

7.2.1设备的动力荷载是室内设备振动舒适度设计的前提条件,

7.2.3参照国家标准《多层厂房楼盖抗微振设计规范》GB

7.3.1一般来说,设备荷载引起的楼盖振动主要是竖向振动, 可采用时程分析方法计算楼盖的竖向振动响应。某些娱乐振动设 备或生产设备除将引起楼盖竖向振动外,还将产生较大的水平振 动,在这种情况下,也应采用时程分析方法计算设备荷载引起的 楼盖水平振动加速度,取整体结构进行分析。 7.3.2一般来说,设备荷载引起的楼盖振动随楼层衰减较快, 可仅计算荷载激励所在的楼盖振动加速度,计算模型仅取荷载激 励所在的楼盖结构。对于某些娱乐设施和生产设备,设备振动较 天,影响相邻下层乃至相邻以下多层的楼盖使用,出现这种情况 时,除需要验算荷载激励所在楼层的楼盖振动加速度外,还需要 根据实际情况,验算影响范围的其他楼层楼盖的振动加速度,计 算模型可取整体结构进行分析

8.1.1由于室外振动引起的楼盖竖向振动舒适度分析需一定数 量的现场实测,故对室外振动不大或建筑距离室外振源较远的建 筑,仅须按本标准其他章节进行振动舒适度验算,无须单独考虑 室外振动引起的振动影响。当室外振动较大时,例如建筑附近有 公路、铁路、轨道交通等,且距离建筑物较近,例如地铁距离建 筑30m以内等,需要考虑室外振动对建筑楼盖舒适度的影响 另外,当业主提出室外振动的舒适度需求时,应考虑室外振动对 建筑楼盖舒适度的影响

8.1.2本章所指室外振动以交通和施工引起的振动为主。由于

建筑物周围土体参数离散性很大,土体模型的建立和计算过程更 是十分复杂,自前较为成熟的方法是假设目标建筑物基底为冈 体,测量类比建筑物基底在交通等荷载下的时域振动,并以结构 计算为基础,计算目标建筑物内关键点的振动峰值加速度并加 评判。

8.2.1选择合适的测量地点,对准确预测待建建筑物在交通 等荷载作用下的振动状态至关重要。自前对不同类别建筑物基 底振动的相关性或递推关系并无可靠研究成果,为保证测量结 果可参照,所测建筑物应与待建建筑物在主要振源距离、建筑 体量、基础深度、基础形式、地基土性质等方面均具有足够的 类似程度。 8.2.2建筑物基底振动受地基土和建筑物局部构造影响。为避

免测点布置过少引起的测量误差,故要求测点数不少于5个。

88,本条规定测量无规振动时连续测量时间不少于1000s,测 量铁路振动时连续测量20趟列车。

8.3.1同步测量所有各柱、墙底部位置振动加速度是难以实现 的,故建议测量一定数量的典型位置,并以测量值为基础计算其 他柱、墙底部位置的振动加速度。计算方法采用双方向线性内 插,即未知柱、墙底部位置的振动加速度为邻近已知柱、墙底部 位置加速度的线性组合,组合系数按距离反比考虑

类似,但前者作用时间长,因此没有必要输入计算整个振动时程 进行分析。偏安全考虑,应采用所测得加速度记录中的较大部分 逾人结构进行计算。而柱底、墙底的竖向振动加速度记录中的较

大部分一般可采用以下方法确定:以1s为时间段长度,计算各 时间段1s内各时间点竖向振动加速度的均方根值,并选取柱底、 墙底均方根值最大的连续60s作为交通荷载的输入值。

9.1.1本章适用于连廊和室内天桥的振动舒适度设计

连廊和室内天桥的质量较轻,跨度较大,自振频率较小,在 人群行走的激励下,容易引发天幅度振动,给行人带来不适感, 行人容易出现紧张基至恐慌的心理,导致结构适用性能的降低, 这使其相对于一般建筑楼盖而言更容易产生振动舒适度问题,因 此连廊和室内天桥需要进行舒适度设计。不封闭连廊和室内天桥 的横向宽度较小,横向和竖向自振频率较小,应进行竖向振动和 横向振动舒适度设计;而对于封闭连廊,一般来说横向自振频率 较大,可仅进行竖向振动舒适度设计。 9.1.2连廊和室内天桥的跨度较大,因此竖向自振频率小于 3Hz,横向自振频率小于1.2Hz时,宜优先考虑采用调频质量阻

9.1.2连廊和室内天桥的跨度较大,因此竖向自振频率小于 3Hz,横向自振频率小于1.2Hz时,宜优先考虑采用调频质量阻 尼器等减振措施减小振动加速度,

9.1.2连廊和室内天桥的跨度较大,因此竖向自振频率小于

9.2.2参考国内外相关研究结果,本条给出了连廊和室内天桥 单位面积的人群竖向和横向荷载激励。 9.2.3参考国外标准和大量试验结果,本标准给出了连廊和室 内天桥的人群竖向荷载频率、人群横向荷载频率。 大量工程实践表明,当连廊和室内天桥的第一阶自振频率与 人群荷载频率相同或是其倍频时,结构振动响应较大,因此可根 据连廊和室内天桥的第一阶自振频率与人群荷载第一阶频率范围 确定人群荷载的第一阶频率数值。以竖向荷载频率确定为例,若 连廊或室内天桥的第一阶竖向自振频率fi=1.8Hz,该频率在 第一阶荷载频率范围内,则取fsl=1.8Hz,f=3.6Hz;若

f1一3.6Hz,该频率不在第一阶荷载频率范围内,则取n=2,则 3.6/2=1.8Hz,取n=3,3.6/3=1.2Hz,由于1.8Hz在第一阶 荷载频率范围内,取fs1=1.8Hz,fs2=3.6Hz,1.2Hz不在第 一阶荷载频率范围内,fs1取与1.2Hz接近的第一阶荷载频率下 限1.25Hz,即fs1=1.25Hz,fs2=2.50Hz,分别构建荷载函 数,进行舒适度分析计算。 另外,第一阶荷载频率取值也可采用扫频的方法,即按 0.1Hz或更小的频率间隔分别计算,取振动加速度响应最大值。 9.2.7当振动较小时,连廊和人行天桥的阻尼比较小,振动较 天时,阻尼比也随之增天。本条参考国外相关研究成果,给出了 振动较小时的楼盖阻尼比。

9.2.7当振动较小时,连廊和人行天桥的阻尼比较小,振动较 大时,阻尼比也随之增大。本条参考国外相关研究成果,给出了 振动较小时的楼盖阻尼比。

9.2.7当振动较小时,连廊和人行天桥的阻尼比较小,振动较

9.3.1简化计算方法简单实用,可以快速计算出结构的自振频 率和振动加速度,有助于初步判断连廊和室内天桥的振动舒适 度;有限元计算方法适用范围广,可用于各种不同形式连廊和室 内天桥的自振频率和振动加速度计算,但计算过程烦琐,计算量 较大。

桥应符合以下情况:两端简支、质量分布均匀、振型为正弦曲 线、不存在模态耦合、结构是线弹性的。 简化计算时,第一阶竖向模态质量M可取连廊或室内天桥 质量的80%

9.3.3横向振动峰值加速度计算简化公式适用的连廊和室内天

桥应符合以下情况:两端简支、质量分布均匀、振型为正弦曲 线、不存在模态耦合、结构是线弹性的。 简化计算时,第一阶横向模态质量ML可取连廊或室内天桥 质量的70%。

9.3.4当连廊和室内天桥布置复杂时,结构的自振

加速度不能采用简化计算方法得到,此时需要根据连廊和室内天 桥的结构布置建立有限元模型,按本标准第9.2.3条的规定构建 荷载函数,通过时程分析,得到连廊和室内天桥不利振动点的振 动加速度。

10.1.1根据机械振动与冲击人体处于全身振动的评价ISO2631 准及国内的相关标准规范,对人体舒适度有影响的频段中心频 率为1Hz~80Hz。 10.1.2合格的检测系统是保证测量结果准确的基本保障,检测 系统的各组成部分应及时的进行检定或校准,如传感器检定或校 准周期应为一年,采集仪检定或校准周期不应超过三年,国家未 有明确规定的建议为一年。

10.2.1传感器若布置在不坚实或地毯等松软的楼面上,会严重 影响测量结果的准确性。若传感器布置于振动较大或过于光滑的 楼面上,应合理增加配重或对传感器进行适当的固定,以保证传 感器的稳定性。传感器安装可参考现行国家标准《机械振动与冲 击加速度计的机械安装》GB/T14412的规定。 10.2.2正式采集数据以前应进行示波,观察波形中是否有明显 的电干扰信号,避免采集的数据失真。 10.2.3典型工况应根据不同的使用情况确定,应采集最不利振 动荷载时最不利位置的数据。 10.2.4对人体舒适度有影响的频段中心频率对应为1Hz~ 80Hz,考虑到采集的精度,并结合国内传感器生产厂家的实际 情况,规定了传感器的相关指标。 10.2.9在数据处理前,一定要检查数据的有效性,对于突发振 源或电流的干扰数据,应清除,以确保数据处理结果准确可靠。

11.0.1当结构跨度较小时,可采用增加刚度的方法提高舒适 度。增大结构刚度的方法如下:①增大截面法是指增天原构件截 面,提高其刚度,改变其自振频率,适用于梁、板体系。增大截 面法可加大截面高度或宽度、加厚翼缘板、变工字形截面为箱形 截面等方式。②增设支点法指用增设构件支点或改变支座约束来 改善结构受力体系,改变其自振频率。主要方法有:增设柱、 墙、支撑或辅助杆件来增加构件支点;将简支结构端部莲接成连 续结构;将构件端部支承由接改造成刚接;调整构件的支座位 置等。③体外预应力加固法可通过施加体外预应力提高构件的 刚度。 11.0.3对设备引起的振动,控制方法可归纳为以下三类: 1调整振源。设备振动的主要来源是设备本身的不平衡力, 最简单有效的控制方法是调整设备的位置。对于生产操作区、娱 乐设施等设备,可根据结构布置情况来调整振源位置,将设备移 到结构刚度较大的位置,从而减小楼盖振动响应 2防止共振。防止和减少共振响应是振动控制的一个重要 方面。可通过改变设备转速、型号或局部加强法等,改变设备的 固有频率,防止其与楼盖自振频率接近引起楼盖的共振;对于一 毕薄壳机体或仪器仪表柜等,还可通过粘贴黏弹性、高阻尼材料 增加其阻尼,以增加能量逸散,减小楼盖的振动响应。 3减振、隔振。在振源不变的情况下,可通过减少或隔离 振动达到控制振动的自的。对于常见的设备振动,自前工程上应 用最为广泛的控制振动的有效措施是在设备底座安装减振器或隔 振器。 11.0.5本条对管道隔振提出了具休做法的要求,这此要求是保

证管道隔振成功必不可少的,否则达不到隔振效果。 11.0.6由于连廊和室内天桥一般跨度较大、质量较轻、自振频 率较小,在人群荷载作用下,容易出现舒适度问题。通过适当增 加缆索等构件、将梁截面由矩形改为I形等措施,可以提高连廊 和室内天桥的竖向刚度,通过将梁截面由矩形改为箱型、适当增 加桥宽、设置横向拉索、桥面边缘增加约束构件等措施可以提高 连廊和室内天桥的横向刚度,增加栏杆等非结构构件可以提高连 廊和室内天桥的整体刚度及阻尼。当连廊和室内天桥的自振频率 较小时,应优先考虑设置调频质量阻尼器的减振措施。 11.0.7调频质量阻尼器(TunedMassDamper,简称TMD) 般由惯性质量、弹簧系统、阻尼系统、质量块支撑系统和导 可、限位系统等组成,分为悬吊式和支撑式两大类。 一个调频质量阻尼器只能有效地减少某个频率附近的结构振 动。当结构振动包含多个振型时,可以设置多个调频质量阻尼器 分别对不同的振型进行控制。 调频质量阻尼器检测的数量为同一工程同一类型同一规格不 少于20%,且不少于2个,检测合格率为100%。对调频质量阻 器的重要部件需做疲劳试验,对提供阻尼的黏滞流体消能器应 按照相关产品标准进行检测

附录A楼盖竖向自振频率计算

A.0.1由结构动力学可知,均布荷载作用下梁和悬臂梁的自振 频率可由梁的最大变形计算:

式中:C一—频率系数,Cr按表5取值; △一一变形(mm)。单根梁的△取跨中变形,悬臂梁的△ 取悬臂端变形。

表5不同支座条件下频率系数C

为简化计算,对于两端简支、两端固定、一端固定一端简支 的梁,C取18,悬臂梁C取20。 当梁式楼盖的楼板可简化为单向板时,第一阶自振频率按下 式计算:

式中:△,一一均布荷载作用下板的最大变形(mm)。 当梁式楼盖的楼板可简化为悬臂板时,第一阶自振频率按下 式计算:

式中:公es 均布荷载作用下悬臂板悬臂端的最大变形(mm)。 当梁式楼盖的楼板可简化为双向板、连续双向板时,第一阶

自振频率按下式计算:

式中: C. 双向板长短边跨度的比值,C.取1~3,当C,≥3

△ts一一均布荷载作用下双向板的最大变形(mm)。 需要注意的是,计算变形时,荷载应符合本标准第3.2.5条 的要求,刚度应采用短期刚度。计算自振频率采用的变形是绝对 变形,包括了支撑构件、竖向构件的变形。 1.0.2无梁楼板通常可以分为有边梁和无边梁两大类,如图2 所斤示

变形,包括了支撑构件、竖向构件的变形 A.0.2无梁楼板通常可以分为有边梁和无边梁两天类,如图2 所示。

A.0.2无梁楼板通常可以分为有边梁和无边梁两大类,如图

边跨板:2一中跨板;3一柱;4一边梁

通过大量数值分析发现,当两个方向的跨数分别不小于5 跨,且跨度相差10%以内时,给出的简化计算公式满足工程精 度要求。需要注意的是,计算变形公时,荷载应按本标准第3章 的要求取舒适度荷载,刚度应采用短期刚度。计算自振频率采用 的变形△是绝对变形,包括了支撑构件、竖向构件的变形

日3沿一个方向布置钢梁的组合楼盖

附录C行走激励下楼盖竖向振动

al(t) = 1 + a?(t)dt N 10

式中:αms(s)一第一平台段取值; αb()一一第二平台段取值; 一一楼盖的阻尼比; P一保证率。 根据楼盖振动实测结果以及美国AISC的楼盖加速度响应计 算结果GB/T 37319-2019 电梯节能逆变电源装置,上式平台段取值计算公式可以简化为:

αms()=0.23 0.76 ab () = 0. 13 0. 70

验数据计算分析得下降段的函数开

α(f,s) = ( αsb(E)

式中:一曲线下降段衰减指数。 经过大量计算发现不同阻尼比和不同保证率时的数值变化 不大,为简化计算可统一取=1.48。

式中:一曲线下降段衰减指数。 经过大量计算发现不同阻尼比和不同保证率时的数值变化 不大,为简化计算可统一取?=1.48。 C.0.3模态质量是对振型归一化后求得的,振型归一化的原则 是将各阶振型的最大值取为1。 考虑到跨度对反应谱的影响,在反应谱中引入了跨度调整参

式中:L一一楼盖跨度(m)。 研究发现跨度较小时,跨度对响应影响较大,随跨度的增 大,跨度对响应的影响越来越小,跨度大于30m时,修正系数 已大于0.95,对于跨度天于30m的楼盖不考虑跨度修正不会导 致太大误差。 在用反应谱法进行楼盖振动加速度计算时需考虑行走路线和 响应验算点的不同对反应谱的影响。在计算反应谱时外力时程是 经过归一化处理的(力/体重)GB50550-2010 建筑结构加固工程施工质量验收规范.pdf,单自由度体系质量为1kg。因此 还需要考虑到行人体重和楼盖模态质量对反应谱计算的影响,即 第i阶振型对应的10s加速度均方根值响应按下式进行计算:

根据国内外文献和《人行桥设计指南》(EN03,2007)中的 有关建议,加速度响应amms取各阶振型对应的10s加速度均方根 值的最大值。 经过大量理论计算以及对实测加速度数据的分析得到峰值加 速度是均方根加速度的2倍,即:

统一书号:1511233404

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