3-楼板舒适度分析

楼板竖向振动舒适度分析20181舒适度分析介绍2midasGen舒适度分析过程3TMD在midasGen中的施加舒适度分析介绍为什么做舒适度分析什么是舒适度分析怎么做舒适度分析为什么舒适度分析Why做舒适度分析1大跨度楼盖阻尼较小、柔性大、基频低，在人的活动和其他动力作用下容易产生竖向振动，当振动超过一定限度就会引起使用者的不安和心理恐慌。3建成结构的楼盖系统一旦发生舒适度问题，事后修补的技术难度很高，成本非常大。高规、高钢规和砼规做出了相应规定。此外,对于医院、实验室等建筑,过大的楼盖振动可能会导致部分精密仪器设备无法正常工作。2舒适度传播途径产生振动的原因。相应的激励荷载，根据使用功能确定。人行荷载模型的模拟大跨度楼板和长悬挑结构—分析和设计的主要对象。楼盖的动力特性楼板上的使用者—决定了楼板在使用阶段是否舒适。舒适度评价标准什么是舒适度分析振源振动接受者怎么做舒适度分析1.振源—人行荷载的模拟1单足落步曲线办公室、住宅激励荷载模型从单脚接触地面到脚尖离开地面，对地面产生竖向荷载的变化。行人的体重影响曲线的峰值B点曲线高度达到1.3PD点曲线高度达到1.15P行走的频率影响步行时间慢走~快走频率范围：1.6~2.4HZ对单足落步曲线进行周期性叠加并考虑一定的重叠时间；傅里叶级数模型：P：人的重量；αi:荷载动力系数；fstep:步频；荷载动力系数与步频相关的变量，阶数越大，值越小，取3-5阶波分析1.振源—人行荷载的施加2单人连续行走办公室、住宅、商场niistepitifPF1)2cos(11.振源—人行荷载的施加3跳跃荷载商场、体育训练场单人连续有节律跳跃激励采用有间隔齿形时程波的数学模型进行简化a跳跃动力系数；T为跳跃周期；b相当于落地持时系数。根据实测结果统计:当为慢频跳跃(2Hz)a=3.0，b=0.55；当为中频(2.4～2.8Hz)及快频(2.8Hz)跳跃时,可统一取a=4.0,b=0.451.振源—人行荷载的模拟4人群行走步行力荷载模型不同行人步频和初始相位不同，荷载有削弱。人群不同疏密程度，单人步行荷载乘以不同系数模拟多人荷载人群密度小于0.5人/m2人群密度大于1人/m2：人群荷载；:单人步行荷载；m:人群效应系数；N:人群总人数；)()(FptfmtpNmNm85.1)(Fpt)(tfp2.传播路径—楼盖动力特性楼盖的自振频率刚性墙柱支撑/柔性支承梁式楼盖：∆j-有效重力荷载作用下楼盖梁跨中变形。∆g-有效重力荷载作用下框架梁跨中变形。组合楼盖结构：ω—永久荷载产生的挠度（cm）假定楼板边界条件后，由程序进行特征值分析得到。jngf18.0gjngf18.0178.01f3.振动接受者—舒适度评价标准•大跨度竖向振动舒适度规范标准分类序号标准类别1加拿大标准协会加速度峰值限值2国际标准化组织加速度峰值限值3美国钢结构协会加速度，频率，有节奏激励4英国混凝土协会混凝土楼盖标准；加速度反应系数限制；5高层民用建筑钢结构技术规程钢-混凝土组合楼盖标准；频率限值标准；6城市人行天桥与人行地道技术规范振动频率限值7高层建筑混凝土结构技术规程频率限值，加速度峰值限值；•自振频率自振频率是楼板的固有特性；人的活动频率一般为1~3Hz;中国规范：高钢规:组合楼板的自振频率≥15Hz;砼规：楼板频率≥3Hz;欧洲：楼板的自振频率≥15Hz;加拿大：楼板的自振频率5Hz;•加速度响应峰值3.振动接受者—舒适度评价标准3.振动接受者—舒适度评价标准•混凝土结构设计规范（GB50010-2010）3.4.6楼盖结构的竖向振动频率根据使用功能，给出了限值;规定住宅和公寓的竖向自振频率不宜低于5Hz办公楼和旅馆的竖向自振频率不宜低于4Hz大跨度公共建筑的竖向自振频率不宜低于3Hz•高层民用建筑钢结构技术规程（JGJ99-98）组合板的自振频率ｆ不得小于15Ｈz3.振动接受者—舒适度评价标准•高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）3.7.7楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz;楼盖结构竖向振动加速度限值注：频率在2Hz~4Hz之间线性内插人员活动环境峰值加速度限值竖向自振频率≤2Hz竖向自振频率≥4Hz住宅，办公0.070.05商场及室内连廊0.220.15•加速度响应峰值高规附录A.0.2近似计算方法：高规附录A.0.1竖向振动加速度宜采用时程分析方法计算。人员活动环境人员行走作用力p0（kN）结构阻尼比β住宅，办公楼，教堂0.30.02~0.05商场0.30.02室内人行天桥0.420.01~0.02室外人行天桥0.420.013.振动接受者—舒适度评价标准小结舒适度分析—双控指标1.楼盖自振频率2.楼盖加速度峰值响应1舒适度分析介绍2midasGen舒适度分析过程3TMD在midasGen中的施加midasGen舒适度分析-0101楼板模型边界条件施加荷载划分网格建立楼盖模型建立整楼模型：结合自振模态和振型方向因子判断建立单层模型：高层结构，为方便查看竖向振动响应，可简化建立单层模型，施加合理边界条件；多塔连体结构连廊部分模型施加荷载模拟真实情况，恒载（自重）+1/4活载网格划分考虑成人步距在0.8m~1.0m之间，按步距对楼板划分网格。midasGen舒适度分析-0202楼板动力特性自振频率计算特征值分析，计算自振频率截图midasGen舒适度分析-021.结果查看：一阶模态频率一阶模态振型方向因子一阶模态振动频率判断是否一阶模态是否为竖向振动midasGen舒适度分析-02设置要点2.自重、荷载转化为Z向质量midasGen舒适度分析-023.设置要点1.特征值分析方法选择2.振型数量—时程分析计算midasGen舒适度分析-0303施加激励荷载时程分析加速度时程曲线定义时程荷载工况定义时程荷载函数定义节点动力荷载进行时程分析并查看结果激励荷载midasGen舒适度分析-0303施加激励荷载时程分析时撑加速度曲线激励荷载的施加规范中提出了振动加速度限值要求未给出荷载具体施加方法人行荷载的类型荷载施加的位置人行荷载的类型单步/连续行走荷载or跳跃荷载or跑步根据建筑使用功能，建立相应的荷载类型住宅、办公楼：行走荷载公共建筑、体育馆：行走、跑步和跳跃荷载调整行人运动频率和行人的重量，模拟快走、慢走快跑、慢跑。midasGen舒适度分析-03人行荷载的类型单人行走荷载or人群行走荷载根据建筑使用功能，建立相应的时程函数住宅、办公室：单人商场、公共建筑：多人)()(FptfmtpmidasGen舒适度分析-03荷载施加的位置连续行走荷载作用下的位移结果/第一模态结果找到最不利位置施加。跑动荷载根据建筑使用分区，在相应位置施加行走一步，模拟行走路线根据使用功能，确定行走路径，在路径节点上施加。13510815midasGen舒适度分析-03荷载施加的位置行走一步，模拟行走路线根据使用功能，确定行走路径，在路径节点上施加。1.设置一个工况，通过到达时间，模拟行进路线；2.设置多个工况，通过接续功能，模拟进行路线。midasGen舒适度分析-03midasGen舒适度分析-03midasGen舒适度分析-03参数设置要点动力荷载作用下材料弹性模量大于静载作用1.将混凝土弹性模量放大1.2倍AISC-11该系数取1.35徐培福,傅学怡,王翠坤,等.复杂高层建筑结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.2.弹性模量修改—规范选择“无”midasGen舒适度分析-03•定义时程荷载工况分析类型：线性：弹性时程分析非线性：弹塑性时程分析；分析方法：振型叠加法：需先进行特征值分析；直接积分法：Newmark(等加速度/线性加速度)分析时间楼板时程加速曲线的横坐标大于等于激励荷载作用时间midasGen舒适度分析-03•定义时程荷载工况加载顺序：勾选接续功能：将1.0DL+0.25LL作用下变形和内力，作为舒适度分析的初始状态。阻尼计算方法：普通结构振型阻尼质量和刚度因子组合结构应变能因子单元质量和刚度因子midasGen舒适度分析-03•定义层数据不考虑刚性楼板假定刚性板结果偏大弹性板考虑面外真实刚度对比内容Pkpm-slabfitmidasGen分析对象单层楼板单层楼板/整楼模型边界条件竖向约束自动转化等效弹簧约束建立边界条件特征值算法子空间迭代子空间迭代Lanczos多重向量Ritz法时程分析算法直接积分法振型叠加法直接积分法振型叠加法人行荷载函数人工定义程序嵌入加载过程空间分布属性时程属性位置变化属性三维模型输入步行荷载模型/导入到达时间/接续功能midasGen舒适度分析-03PKPM—slabfit与midasGen舒适度分析功能对比1舒适度分析介绍2midasGen舒适度分析过程3TMD在midasGen中的施加楼板竖向振动控制方法概念设计，结构敏感区远离振源；改变结构形式：梁柱布置、楼板厚度；悬挑结构：斜向支撑、拉杆；设置阻尼器，施加结构附加阻尼，减小振动。TMD在midasGen的施加TMD在midasGen的施加调谐质量阻尼器（TMD）组成：质量块+弹簧+阻尼器质量块通过弹簧和阻尼器与主体结构相连原理：利用TMD与主体结构频率相近，振动后，产生振动方向反向的惯性力，减轻结构主体振动。减震率30%-60%。应用方向：抗风、小振、舒适度控制。TMD在midasGen的施加TMD参数设置已知参数：质量块m，阻尼器阻尼比取，主体结构自振频率f。计算参数：弹簧总刚度k，阻尼器的阻尼系数cmcmcmkmkf2222TMD在midasGen的施加TMD参数—在midasGen中输入已知参数：质量块m=500kg，阻尼器阻尼比取0.1，主体结构自振频率f=3.719Hz计算参数：弹簧总刚度k，阻尼器的阻尼系数cmsNmcmNfmk/23351.035.2350022/272735719.314.32500222TMD在midasGen的施加TMD参数—参数设置要点1.作用类型：单元：内力—刚度关系，描述材料特性。内力：将内力转化为边界特性。2.作用类型集中质量系数；i,j分配3.阻尼系数选择应变能因子，计算结构阻尼TMD在midasGen的施加结构振动敏感区施加TMDTMD在midasGen的施加第一阶模态对比未施加TMD施加TMD未施加TMD—0.01179施加TMD—0.0059TMD在midasGen的施加不利位置竖向振动加速度曲线对比—减震率在50%左右1舒适度分析三要素2midasGen舒适度分析过程3TMD在midasGen中的施加谢谢