考虑楼面装修面层人致荷载对大跨度预应力次梁楼盖结构竖向舒适度影响研究

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随着轻质高强的材料应用到建筑结构,越来越多的大跨度轻质楼盖体系应用到商场、体育馆、办公楼等需要大空间功能需求的公共建筑中。大跨度预应力次梁楼盖特点有跨度较大、自重较轻、材料较为节省,但也正因为此,此类楼盖结构比传统楼盖更轻柔,在人致荷载激励下易引发舒适度问题。本文以重庆市铜梁区新城核心区的小学建设项目工程3#楼(体育馆)为背景,以大跨度预应力次梁楼盖的竖向振动控制为中心开展相关研究。本文的主要研究工作及成果为:1考虑装修面层对竖向舒适度的影响,建立相应ANSYS实体有限元模型,考虑次梁高度、楼板厚度、装修面层、平梁底板厚度以及动弹性模量为影响因素,对上述5种因素形成的36种楼盖方案进行模态分析以及12种楼盖方案进行动力分析。分析得到各因素对楼盖自振频率及峰值加速度的影响规律。2模态分析结果表明:木地板装修面层作为非结构构件,它的存在会一定程度影响结构体系的刚度和质量,从而影响结构的自振频率,随着装修面层厚度增加,楼盖的基频逐渐增大,但幅度较小;随着次梁高度增加,楼盖的自振频率明显提高,基频与次梁高的增幅比约为0.55;随着楼板厚度增加,楼盖的自振频率略微降低;增设平梁底板相对于无底板的楼盖基频增幅均在20%以上,随着底板厚度的增加,楼盖频率增加幅度较小;在考虑动弹性模量时,基频与弹性模量建议放大率的增幅比约为0.4。3动力分析结果表明:装修面层引起的楼盖阻尼比变化对加速度的影响要大于其引起楼盖刚度及质量变化对加速度的影响,但两者都不可忽视,随着面层厚度的增加,楼盖振动的峰值加速度下降程度越大;增设平梁底板能够明显降低楼盖振动峰值加速度,继续增加底板厚度也能降低加速度,但幅度较小;增大次梁高度能够有效降低楼盖振动峰值加速度;增大楼板厚度能够降低楼盖振动峰值加速度,但幅度较小;考虑混凝土动弹性模量放大系数在发生最不利工况三分频类共振时,对楼盖振动响应并没有起到有利作用,峰值加速度略有上升,非类共振情况下,能够降低峰值加速度。4跳跃激励引起的楼盖振动响应要远大于行走激励引起的楼盖的振动响应,平均为3.6倍。5研究了在多人同步行走、跳跃的均布荷载作用下楼盖的竖向振动响应。分析结果表明多人与单人荷载作用下的影响因素及其相应的影响规律一致,并提出相应多人同步运动折减系数,4人同步运动时取1.0,10人时取0.95,20人时取0.9。6根据峰值加速度下降率及下降率与各因素所对应的的比值,提出了考虑舒适度条件下的结构布置优化顺序:增设平梁底板——增加梁高——增加楼板厚度——增加底板厚度,并可根据本文所得比值作相应的优化。
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