樓蓋振動舒適度分析阻尼取值
引子 - 振動舒適度難題創新性解決方案
IMAC2019會議上聽來的故事
初一笑到初七
職員A投訴公司樓板振動影響工作
教授被請去測試與分析
減振方案提出后再無下文
問。答：A被開除了
No problem any more!
教授嘆曰
設計千萬條
阻尼第一條
選擇不規范
別人兩行淚
01 樓蓋振動舒適度問題
建筑樓蓋是使用者接觸最頻繁的結構部件
是使用者抱怨第二多的建筑部位
投訴最多的問題是振動
影響生活工作的舒適性和幸福感
02 樓蓋振動分析的阻尼
阻尼是振動系統能量耗散的特性
共振時阻尼對系統振幅起決定性作用
樓蓋振動舒適度分析一般基于共振假定
是樓板減振控制的主要手段
圖 1 阻尼比1%-3%對振動持續時間的影響
共振區域，阻尼比一點差異
放大系數差異巨大
圖 2 SDOF系統加速度放大系數
03 樓蓋阻尼比的取值
阻尼比的取值是個大問題
影響因素太多且無法量化估計
不同規范給出了各自的建議值
先給七種規范的建議值您試試
表 1 AISC樓蓋阻尼比建議值
|
建筑類型 |
阻尼比/% |
|
辦公室、住宅、教堂 |
2—5 |
|
購物中心 |
2 |
|
室內人行橋 |
1 |
|
室外人行橋 |
1 |
2%是針對無家具和非結構構件的開闊的辦公室和教堂
3%是針對無家具和非結構構件，但帶少量可拆卸隔斷的情況；
5%是針對樓板間有全高隔墻的情況
表 2 組合樓板CECS273建議值
|
房間功能 |
住宅辦公 |
商業餐飲 |
|
計算板格內無家具或家具很少、沒有非結構構件或非結構構件很少 |
2 |
2 |
|
計算板格內有少量家具、有少量可拆式隔墻 |
3 |
2 |
|
計算板格內有較重家具、有少量可拆式隔墻 |
4 |
2 |
|
計算板格內每層都有非結構分隔墻 |
5 |
2 |
表 3 EN02樓蓋振動設計阻尼比取值建議
|
結構阻尼 D1 |
裝修阻尼D2 |
面層阻尼D3 |
|
木 -- 6% |
有隔墻辦公室 1% |
2 |
|
混凝土 -- 2% |
無紙辦公室0% |
2 |
|
鋼 -- 1% |
開放辦公室1% |
2 |
|
鋼混組合 -- 1% |
圖書館1% |
2 |
|
- |
住宅1% |
- |
|
- |
學校0% |
- |
|
- |
健身房0% |
- |
表 4 CCIP-016阻尼比取值建議
|
結構類型 |
結構阻尼比 |
|
無裝修焊接鋼橋 |
0.3-0.5 |
|
無裝修栓接鋼橋、鋼-混組合結構橋 、預應力鋼筋砼橋 |
0.5-1.0 |
|
鋼筋砼橋 |
0.7-1.2 |
|
無裝修面層的鋼-混組合樓板、預應力砼板 |
0.8-1.5 |
|
無裝修面層的混凝土樓板 |
1.0-2.0 |
|
少量裝修的鋼-混組合樓板、預應力砼板 |
1.5-2.5 |
|
一般裝修的鋼-混組合樓板、預應力砼板 |
2.0-3.0 |
|
一般裝修的砼板 |
2.2-3.5 |
|
大量裝修的鋼-砼組合樓板、預應力混凝土樓板、混凝土樓板，并帶有全高隔墻 |
3.0-4.5 |
表 5 SCI P354阻尼比取值建議
|
結構類型 |
阻尼比/% |
|
全焊接鋼結構，如鋼梯 |
0.5 |
|
完全無裝修或僅有少量裝修面層的樓板 |
1.1 |
|
完全裝修的樓板，正常使用的家具 |
3 |
|
分隔墻的位置有效分隔相關振型（如隔墻與主要振動構件的振型垂直） |
4.5 |
表 6 PCI 2010阻尼比取值建議
|
場所 |
樓蓋情況 |
阻尼比% |
|
辦公室、住宅、教堂 |
幾乎沒有非結構構件和家具的開放樓板 |
2 |
|
混凝土 -- 2% |
沒有非結構構件和家具的樓板或只有可拆卸的小間隔 |
3 |
|
鋼 -- 1% |
完全隔斷的樓板 |
5 |
|
商場 |
- |
2 |
|
人行橋 |
- |
1 |
表 7 ISO10137：2007 阻尼比取值建議
|
樓蓋形式 |
跨度（m) |
典型值 |
極端值 |
無裝修板 的初步設計 |
|
鋼桁架梁/簡支混凝土板 |
9-15 |
0.8-3.0 |
0.6-7.4 |
1.3 |
|
鋼桁架梁/簡支混凝土板，連續板 |
4-8 |
1.0-5.0 |
0.8-8.6 |
1.5 |
|
抗剪鍵連接的鋼梁-混凝土組合板 |
6-20 |
1.5-5.0 |
0.5-8.0 |
1.8 |
|
現澆預應力混凝土板 |
2-15 |
0.8-3.0 |
0.5-6.5 |
1.3 |
|
單片鋼筋混凝土板 |
5-15 |
1.0-3.0 |
0.6-5.0 |
1.5 |
|
木龍骨地板 |
2-9 |
1.5-4.0 |
1.0-5.5 |
2.0 |
阻尼取值現狀亂評
04
與大量可變因素有關：結構、跨度、材料、裝修、隔墻、家具等。
大量因素尚未考慮：振幅、人數、人結相互作用、新型材料（如 FRP橋）、建筑多功能特征等
大部分都要拍腦袋定：“計算板格內有較重家具、有少量可拆式隔墻” -- 如何執行？
未區分承載力極限狀態和正常使用極限狀態
應加強對已建結構實測擴大數據量
歐美地主家余糧也不多，還有好多問題可以研究呀@NSFC
詳細資料
05
1、嚴世鑫、陳雋、葉艇，大跨樓蓋振動舒適度分析中阻尼比取值討論，建筑結構，2014, 44(S2): 445-449
知網鏈接：http://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=IPFD&dbname=IPFD9914&filename=JZJG201409001098&v=MTUwNjFCTkt1aGRobmo5OFRuanFxeGRFZU1PVUtyaWZadTl2RkNqblU3ckxJRnNVTHpmQmFiRzRIOVhNcG85Rlplc0dC
2、Jun Chen*, Shixin Yan and Mengshi Zhang, Vibration performance assessment of a long-span concrete floor using field measurements over a five-year period, (2014), Advances in Structural Engineering, 17(8): 1145-1158
來源：工程結構振動舒適度
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