考虑随机性人行激励的楼盖舒适度方法研究

大跨度钢结构楼盖振动舒适度分析摘要：展览馆、体育场馆、大会堂以及其他大型公共建筑对空间要求较高，为满足这一要求，大跨度结构不断涌现。

但是随着跨度增大，楼盖刚度减小，随之而来的不仅仅只是挠度变形，还有振动舒适度的问题，尤其是建筑内部大空间为举行跳舞、健身操、音乐会等人群集中活动提供了条件，此时楼盖的振动舒适度分析显得尤其重要。

关键词：大跨度钢结构；楼盖舒适度；竖向振动加速度引言随着大跨度楼盖的广泛应用，楼盖振动引起的舒适度问题日益突出，如何正确计算和评估楼盖的舒适度成为工程设计过程中的难点。

1项目简介该项目共12层，其中地上10层，地下2层，其中地上部分每层均包括南、北两个中庭结构或者大跨度楼盖。

大跨度楼盖的分布位置见图1。

各个位置跨度不同，最大达59m，最小为27m，楼盖的结构形式是钢筋混凝土桁架组合楼板，其厚度为120mm。

2现行规范舒适度评价标准2.1竖向自振频率要求《混凝土结构设计规范》（GB50010－2010）3.4.6条规定：对混凝土楼盖结构应根据使用功能的要求进行竖向自振频率验算，并宜符合下列要求：住宅和公寓不宜低于5Hz，办公楼和旅馆不宜低于4Hz，大跨度公共建筑不宜低于3Hz。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3－2010）（下文简称《高规》）3.7.7条规定：楼盖结构应具有适宜的舒适度。

楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz。

2.2竖向振动加速度要求《高规》3.7.7条规定，楼盖竖向振动加速度峰值不应超过表1的限值。

受限于建筑空间尺寸，大空间大跨度结构的竖向振动频率往往很难满足要求。

而根据人机工程学原理以及实测结果可以看出，人感觉到振动和不舒服的主要原因是加速度，因此对楼板体系的振动舒适度问题而言，采用竖向振动峰值加速度作为判定指标是比较合理。

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3）、《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99）、《组合楼板设计与施工规范》（CECS273）均明确要求楼盖结构的竖向自振频率不宜小于3Hz。

0引言近年来,大跨度楼盖得到越来越多的应用,由于其竖向自振频率较低,在人的正常活动下,很容易发生振动,当振动达到一定程度时会让人感到不舒适,影响建筑的使用功能。

因此,设计大跨度楼盖应进行舒适度计算。

本文以某农业展览馆为工程实例,对大跨度楼盖结构的舒适度进行计算分析并作出评价。

1楼盖振动的基本概念主要包括人行激励,动力特性,振动荷载模型及评价4部分。

1.1人行激励楼板振动的振源主要是人的活动,包括行走、跑动、跳跃等,通常称为人行激励。

楼盖振动可能是单人行走引起,也可能是多人活动引起,荷载作用点不断变化,受步频、体重等因素的影响,因此评价楼盖振动舒适性,就必须建立人行激励的荷载模型。

典型的单步落足曲线如图1所示。

由于人的重心在行走过程中不断的上升和下降,因此施加给地面一个竖向动力荷载,其大小并不一直等于体重,而是随行走过程上下波动。

图1中,A为人的足跟开始触地,然后随人的重心转移,曲线逐渐上升,达到第一个峰值点B,该峰值包括了人的体重和运动惯性力的总和。

随后随着人屈膝、摆动另一条腿以及重心的转移,该曲线下降至C点,接着人的脚掌蹬地,使得该曲线再次升高至D点。

D点以后,曲线迅速下降至E点,此时人的足尖完全离开地面。

在行走过程中,有一小部分时间内人的双脚均能接触到地面,这一现象体现为左右腿摆动在时间历程中重合。

Wheeler对步频进行了详细的研究,给出了散步、快速行走直至跑步等不同模式下步行荷载的测试结果,见图2。

[收稿日期]2020⁃03⁃12[作者简介]曹光荣,南京长江都市建筑设计股份有限公司,高级工程师,一级注册结构工程师。

某农业展览馆大跨组合楼盖舒适度分析曹光荣(南京长江都市建筑设计股份有限公司,江苏南京210006)[摘要]文章阐述了楼盖竖向振动舒适度的概念、分析方法及评价标准,通过某农展馆工程实例,利用midas/gen软件整体建模,对大跨楼盖进行了步行荷载激励下的振动舒适度分析,比较研究了单人、多人不同荷载工况下的楼盖振动反应。

《人行激励下楼板舒适度评价的研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，人们对建筑环境的需求不断提升。

楼板作为建筑物内行走的支撑面，其舒适度对人们的日常活动产生直接影响。

特别是对于公共场所和大型建筑，楼板的舒适度成为了评价建筑环境质量的重要指标。

人行激励下楼板舒适度的研究对于改善和优化楼板结构、提高居住和工作环境的舒适度具有重要意义。

本文将围绕人行激励下楼板舒适度评价进行深入的研究与探讨。

二、人行激励下的楼板特性分析在人们日常行走的过程中，楼板会受到各种不同的力，这些力主要包括静态负荷和动态负荷。

其中，动态负荷来自于人们行走时对楼板产生的冲击和振动。

由于人们行走的速度、步频和体重大不相同，因此，对楼板产生的动态激励也存在差异。

为了更好地理解这一过程，我们需从材料力学、振动学和人体动力学等角度进行分析。

首先，楼板的材料属性对其舒适度产生重要影响。

不同材料具有不同的弹性模量和阻尼比，这些材料特性将直接影响楼板对冲击和振动的响应。

其次，楼板的尺寸、跨度和厚度等结构特性同样影响着其舒适度。

此外，人行激励下的频率和振幅也是影响楼板舒适度的关键因素。

三、楼板舒适度评价方法及指标为了客观地评价楼板的舒适度，需要建立一套有效的评价方法和指标体系。

目前，常用的评价方法包括现场测试、数值模拟和主观问卷调查等。

其中，现场测试可以直观地反映楼板在实际使用过程中的舒适度状况；数值模拟则可以对不同工况下的楼板进行预测和评估；而主观问卷调查则可以收集人们对楼板舒适度的主观感受和评价。

评价指标主要包括振动传递率、加速度峰值、声压级等物理量。

此外，还可以结合人们的主观感受，如步行的平稳性、振动的可接受程度等进行评价。

这些指标将有助于全面、客观地评价楼板的舒适度。

四、研究实例与结果分析以某大型公共建筑为例，我们对其楼板进行了人行激励下的舒适度评价研究。

首先，通过现场测试和数值模拟的方法，获取了楼板在不同工况下的振动数据。

然后，结合主观问卷调查的结果，对楼板的舒适度进行了综合评价。

某工程楼板人行振动舒适度研究Study on Floor Vibration Comfortof a Project学科专业：建筑与土木工程研究生：吴超指导教师：毕继红教授企业导师：于朝晖高工天津大学建筑工程学院二零一二年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。

特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要随着现代工程结构向大跨、轻、柔的方向发展，人活动引起结构的振动越来越显著，这种振动往往不足以为结构带来安全性问题，但是常常会给结构中的人带来不适感，出现紧张甚至恐慌心理，降低了工作，居住质量，影响了人们的正常生活，即所谓的舒适度问题。

本文基于某工程大跨楼板的背景，对楼板结构在人行荷载作用下的舒适度问题展开研究。

首先提出了舒适度问题的概念，概述了国内外关于楼板振动舒适度的研究现状，详细介绍了本文所采用的国际标准中所使用的舒适度评价指标的计算方法，随后对本工程实例展开了有限元理论分析研究。

理论研究采用数值模拟分析的手段考察该工程楼板在人行荷载作用下的竖向振动响应，通过大型通用有限元结构分析软件MIDAS/GEN 进行。

首先建立楼板结构的有限元模型，根据人行荷载的特点确定楼板加载点，确定最不利的人行荷载工况，通过计算得到楼板的振动加速度时程，结合舒适度评价指标对楼板在人行荷载作用下的舒适度进行评价，分析结果表明本工程楼板结构的设计满足舒适度要求。

《人行激励下楼板舒适度评价的研究》篇一一、引言随着城市建设的快速发展，人们对于建筑环境的需求不断提升，其中楼板的舒适度成为衡量建筑品质的重要指标之一。

尤其在人行激励下，楼板的舒适度直接关系到居住者或使用者的行走体验和舒适感受。

因此，对人行激励下楼板舒适度的研究显得尤为重要。

本文旨在探讨人行激励对楼板舒适度的影响，并通过实际案例研究提出相应的优化策略。

二、研究背景及意义在现代建筑中，楼板作为承受人和物品重量的重要结构，其舒适度直接关系到建筑的使用体验。

特别是在大型商场、学校、医院等公共场所，楼板的舒适度更是关系到人们的行走安全与心理感受。

然而，人行激励的多样性和复杂性给楼板设计带来了挑战。

人行激励不仅包括人的步行、跑步等动态行为，还包括了物品的搬运、跌落等静态压力。

因此，对楼板舒适度的研究具有重要的现实意义。

三、人行激励对楼板舒适度的影响人行激励对楼板舒适度的影响主要体现在以下几个方面：1. 步态与频率：人的步行频率和步态会直接影响楼板的振动响应。

不同人的步行频率和步态存在差异，这会导致楼板产生不同的振动反应，从而影响其舒适度。

2. 重量与分布：人的重量以及在楼板上的分布也是影响舒适度的重要因素。

集中性的重物或大量人群的聚集可能导致楼板局部变形或振动加剧，从而降低其舒适度。

3. 动态与静态激励：除了人的步行等动态激励外，物品的搬运、跌落等静态激励也会对楼板的舒适度产生影响。

这些静态激励可能导致楼板产生局部应力集中，从而影响其整体舒适度。

四、案例研究及分析为了更深入地研究人行激励下楼板的舒适度，本文选取了某大型商场的楼板作为研究对象。

通过实地测量和数据分析，发现该商场楼板在人行激励下的振动响应较为明显，尤其是在高峰时段，大量人群的行走导致楼板振动加剧，影响了顾客的购物体验。

此外，商场内物品的搬运、跌落等静态激励也使得楼板产生局部应力集中，降低了其整体舒适度。

五、优化策略及建议针对人行激励下楼板舒适度的问题，本文提出以下优化策略及建议：1. 优化楼板结构设计：通过改进楼板的结构设计，提高其承载能力和抗变形能力，以降低人行激励对其产生的影响。

楼梯作为建筑物中的交通枢纽,是联系上下层之间的主要交通设施。

以前较多采用梁式或板式钢筋混凝土楼梯,由于本身材料等特性的局限,该结构往往跨度小,刚度大,周期短;近年来,由于建造技术和建筑材料的快速发展,越来越多的钢楼梯在工程中得到了应用,钢结构楼梯结构新颖,自重轻而且刚度小,整体结构比较柔,对人致激励作用比较敏感,容易产生振动,小则使人产生不舒适感,大则会引起共振影响安全使用[1]。

为解决这类问题,一种方法是加大钢楼梯的刚度,但这起到的作用很小,而且往往很不经济。

因此常用的方法是安装质量调谐阻尼器(TMD),来控制钢楼梯的振动[2]。

本文将结合某钢结构旋转楼梯减振项目,用Midas Gen软件进行在人行荷载激励下的动力特性分析计算,对比分析在人群均布荷载和移动行人荷载2种不同荷载施加方式下钢楼梯的结构响应,并采用TMD对该楼梯的振动进行控制及进一步优化。

1钢楼梯模型分析1.1工程概况项目为某观景平台钢结构旋转楼梯,楼梯长10.8m,宽1.5m,结构自重约为78t,具有旋转角度大(270°)、悬挑跨度大(5.5m)的特点。

其结构效果图和模型图如图1、图2所示。

采用Midas Gen软件对该楼梯进行模态分析,取钢楼梯竖向振动强烈的振型周期、频率及质量参与系数统计如表1所示,结构振型如图3所示。

1.2荷载模拟行人的行走可能产生垂直作用力、横向作用力以及纵钢楼梯在人致激励下的振动舒适度控制研究季新强1,张志强2,鄢雨生2(1.中国江苏国际经济技术合作集团有限公司,江苏南京210002;2.东南大学土木工程学院,江苏南京210000)[摘要]钢楼梯在人行激励作用下,会产生竖向振动。

过大的振动不仅会引起舒适度问题,还可能引发结构的安全问题。

文章以某钢结构旋转楼梯作为研究对象,采用Midas Gen软件对该楼梯进行了人行激励下的结构动力特性分析,对比分析了安装TMD前后结构的加速度响应,结果表明TMD系统减振效果显著。

人行激励荷载下高层建筑大跨度楼盖振动舒适度研究摘要：高层建筑大跨度楼盖结构由于其跨度大、刚度柔，阻尼小、基频低，因此，在日常使用中往往会产生明显竖向振动，当达到一定限值时会给使用者带来生理感官上的不适感，也就是影响建筑的舒适度。

着眼于人行激励荷载和楼盖竖向振动的频率两方面，研究了高层建筑大跨度楼盖振动舒适度的问题，讨论了梁体系和板体系的不同以及尚须突破的难点。

关键词：高层建筑，大跨度楼盖，振动舒适度，人行激励荷载，楼板频率1.引言近年来，越来越多的新型高强轻质材料应用在高层建筑上，并且施工技艺日益提高，促使大跨度楼盖在高层建筑中广泛应用，同时，高层建筑也需要大跨度来满足其开敞式办公、大空间等功能要求。

大跨度楼盖相对来说阻尼较小、柔性较大、基频较低，此时，在竖向动力作用下，比如人的活动等，会产生明显竖向振动，当振动超过一定限度时，就会引起使用者的心理恐慌和不安。

此外，对于某些建筑物，比如实验室、医院等，当楼盖振动过大时还可能会导致精密仪器设备无法正常工作。

如果建成后的建筑物出现楼盖舒适度问题，其修补技术和难度很高，成本投入也非常大，所以，高层建筑大跨度楼盖的设计需要在满足规范要求的强度、变形要求的同时，还应充分考虑振动舒适度的问题。

为此，本文研究了大跨度楼盖振动舒适度问题，讨论了梁体系和板体系的不同以及尚须突破的难点。

2.高层建筑大跨度楼盖的振动舒适度2.1 人行激励的荷载模型人行激励荷载是指由人的行走、跑动、跳跃、跳舞或有氧健身操等活动产生的振动。

单足落步荷载是研究人行激励荷载的切入点，因为单足落步荷载是人行激励荷载模型的基本组成部分。

所谓单足落步荷载，其主要影响因素是人的体重和步频。

许多研究者通过对人行走的模拟研究得到双峰值的单足落步曲线。

图1 给出了单足落步曲线示意图，横坐标表示单足与地面的接触时间，纵坐标表示名义力F（名义力F为单足作用力与人的体重的比值）。

图中，原点A 表示人的脚后跟刚接触地面，然后，由于人体重心的逐渐转移，脚对地面的作用力逐渐增大到B点，此时，在人的另一条腿的摆动名义力作用下，该名义力由B点减小到C点，接着脚掌蹬地，该名义力由C点增大到D点，最后随着人脚逐渐离地，该名义力沿着DE段曲线下降至零。

工程建设与设计Construe l ion&Design For P roject基于人行激励下的大跨度楼板竖向舒适度分析Vertical Comfort Analysis of Long-Span Slab Based on the Excitation of Human Walking索攀科(中国建筑西南设计研究院有限公司，成都610041)SUO Pan-ke(China Southwest Architectural Design and Research Institute Corp.Ltd.,Chengdu610041,China)【摘要】大跨度、长悬臂等公共建筑结构往往采用高强、轻质的钢结构或钢与混凝土组合结构，其结构动力特性之一是结构竖向自振频率低、阻尼小。

如果设计不当，则人在冇•走或运动过程中出现较大的振动，尤其是当结构自振频率接近人的冇■走频率时产生楼面共振，引起人体的不适反应。

[Abstract]L arge span,long cantilever and other public building structures often use high strength and light weight steel structure or composite structure of s teel and concrete.One of t he structural dynamic characteristics of t he structure is low vertical natural vibration frequency and small damping.If t he design is not proper,there will be a large vibration in the course of walking or moving,especially when the natural vibration frequency of t he structure is close to the walking frequency of t he human being,the floor resonance will occur,which will cause the human body to feel uncomfortable.【关键词】人行激励下舒适度验算;振动舒适度评价标准;人致振动的分析模型；验算步骤[Keywords]checking calculation of comfort degree under the excitation of human walk;evaluation standard of vibration comfort degree;analysis model of p edestrian-induced vibration;checking calculation step【中图分类号1TU375.2【文献标志码】A【文章编号】1007-9467(2019)04-0070-03 [DOI]10.13616/ki.gcjsysj.2019.04.0221关于楼板舒适度验算的规范要求1.1JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》3.7.7条楼盖结构应具有适宜的舒适度。

《装配式钢结构建筑组合楼板人致振动舒适度研究》篇一摘要：本文旨在研究装配式钢结构建筑中组合楼板的人致振动舒适度问题。

通过对不同类型组合楼板的振动特性进行实验分析，探讨人致振动对结构舒适度的影响，为优化装配式钢结构建筑的设计和施工提供理论依据。

一、引言随着建筑技术的不断进步，装配式钢结构建筑因其高效、环保、可重复利用等优点，在建筑领域得到了广泛应用。

然而，随着人们对居住环境舒适度要求的提高，装配式钢结构建筑中组合楼板的振动问题逐渐成为研究的热点。

本文将重点研究人致振动对装配式钢结构建筑组合楼板舒适度的影响，为提高建筑舒适度提供理论支持。

二、文献综述国内外学者在装配式钢结构建筑组合楼板振动舒适度方面进行了大量研究。

研究表明，楼板的振动主要来源于人行走、设备运行等动力荷载。

不同类型、不同构造的楼板在受到动力荷载作用时，其振动特性存在差异。

目前，关于人致振动对楼板舒适度影响的研究主要集中在振动的传递机理、振动评价指标以及减振措施等方面。

三、实验方法与数据采集本研究采用实验方法，对不同类型装配式钢结构建筑组合楼板进行人致振动实验。

实验中，通过在楼板上模拟人行走的动态荷载，记录楼板的振动数据。

同时，采用加速度传感器和激光测振仪等设备，对楼板的振动特性进行实时监测和记录。

实验数据包括不同位置、不同频率下的楼板振动加速度、位移等参数。

四、实验结果与分析（一）实验结果根据实验数据，得到了不同类型组合楼板在人致振动下的加速度、位移等振动参数。

结果表明，不同类型楼板的振动特性存在差异，同一类型楼板在不同位置、不同频率下的振动参数也存在差异。

（二）结果分析1. 振动传递机理：通过对实验数据的分析，发现人致振动主要通过结构传递到楼板，进而影响到整个建筑的舒适度。

不同类型楼板的振动传递机理存在差异，主要与楼板的刚度、质量、阻尼等物理特性有关。

2. 振动评价指标：本研究采用均方根加速度（RMS）和振动主导频率等指标评价楼板的振动舒适度。

《人行激励下楼板舒适度评价的研究》篇一一、引言随着城市化进程的加速，高层建筑、大型公共设施的普及率越来越高。

作为其中重要的构成部分，楼板的舒适度直接关系到居民或使用者的生活品质与工作效率。

人行激励下的楼板舒适度研究，成为了当前建筑结构研究领域的一个热门课题。

本文将探讨人行激励下楼板舒适度的评价方法及其实证研究，旨在为提升建筑结构的舒适度提供理论依据和实证支持。

二、文献综述在现有的研究中，关于楼板舒适度的研究已经取得了一定的成果。

研究者们从材料选择、结构优化、激励类型等多个角度对楼板舒适度进行了深入探讨。

然而，对于人行激励下的楼板舒适度评价，仍存在一些不足。

例如，对于不同类型建筑、不同使用场景下的楼板舒适度评价标准尚未统一，对于激励类型和激励强度的研究还不够深入等。

因此，本文旨在通过实证研究，进一步探讨人行激励下楼板舒适度的评价方法。

三、研究方法本研究采用理论分析和实证研究相结合的方法。

首先，通过文献综述，梳理人行激励下楼板舒适度的相关理论和方法；其次，根据理论分析结果，设计实证研究方案；最后，通过实验数据和调查问卷收集的数据，进行数据分析和处理。

四、实验设计与数据分析（一）实验设计本实验选取了不同类型、不同使用场景的建筑作为研究对象，通过模拟人行激励，对楼板的舒适度进行评价。

实验中，采用了多种激励类型和激励强度，以全面评估楼板的舒适度。

同时，为了确保实验的准确性和可靠性，我们还进行了多次重复实验。

（二）数据分析通过对实验数据的收集和整理，我们采用了多种数据分析方法，包括频域分析、时域分析、回归分析等。

首先，我们通过频域分析，得到了楼板在不同激励下的振动频率和振幅；其次，通过时域分析，得到了楼板的动态响应特性；最后，通过回归分析，建立了楼板舒适度与激励类型、激励强度之间的关系模型。

五、实验结果与讨论（一）实验结果通过实验数据的分析和处理，我们得到了以下实验结果：1. 不同类型、不同使用场景的建筑，其楼板舒适度存在显著差异；2. 不同激励类型和激励强度对楼板舒适度的影响程度不同；3. 通过建立关系模型，可以有效地评价人行激励下楼板的舒适度。