某大型商場樓蓋模擬加固前后振動(dòng)分析

卓炳燦

（福建省建筑工程質(zhì)量檢測中心有限公司，福建 福州 350025）

提要：現(xiàn)代城市化建設(shè)中商場室內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)普遍采用大跨度，以某大型商場為實(shí)例，實(shí)測了三種工況，分別對某商場樓蓋在模擬加固前后所產(chǎn)生的影響，并采用DASP軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，評估該商城樓蓋后續(xù)運(yùn)營使用的舒適度。

0 引言

隨著社會的進(jìn)步，城市的發(fā)展，大跨度樓蓋被廣泛應(yīng)用于商場、體育館等公共建筑建設(shè)中。但是大跨度樓蓋自振頻率低容易產(chǎn)生豎向振動(dòng)，日?；顒?dòng)等造成的振動(dòng)對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的安全問題變成工程建設(shè)需要考慮的問題。本文通過實(shí)際工程案例對某大型商場樓蓋模擬加固前后的振動(dòng)情況進(jìn)行分析。

1 工程概況

某大型商場為地下兩層地上五層商業(yè)建筑，目前正在進(jìn)行室內(nèi)裝修及設(shè)備安裝，中庭通廊區(qū)設(shè)有自動(dòng)扶梯,一至二層扶梯提升高度5.4m，凈重78KN,名義速度0.5m/s，最大輸送能力4800人/小時(shí)； 二至四層扶梯提升高度5.1m，凈重78KN,名義速度0.5m/s，最大輸送能力4800人/小時(shí)。施工過程中發(fā)現(xiàn)（7-8）軸、（9-10）軸、（13-14）軸、（17-18）軸室內(nèi)扶梯的休息平臺處存在不同程度的振顫感。為科學(xué)評估該商城樓蓋后續(xù)運(yùn)營使用的舒適度以及日?；顒?dòng)下結(jié)構(gòu)的安全性，對支承扶梯的挑梁、樓板進(jìn)行現(xiàn)場振動(dòng)測試。

2 測試范圍、內(nèi)容

1)檢測范圍：中庭通廊區(qū)自動(dòng)扶梯區(qū)域（7-8）軸、（9-10）軸、（13-14）軸、（17-18）軸二～四層部分樓板，具體位置詳圖1至圖3。

2)檢測內(nèi)容：模擬加固前：①靜態(tài)環(huán)境下樓蓋振動(dòng)頻率測試；②人行激勵(lì)下樓蓋豎向振動(dòng)加速度峰值測試(各工況狀態(tài)詳工況a、工況b、工況c)；模擬加固后：對(17-18）軸二層樓板分別在靠近懸挑梁一側(cè)板底布置支撐，進(jìn)行人行激勵(lì)下樓板豎向振動(dòng)加速度峰值測試(各工況狀態(tài)詳工況a、工況b、工況c)。

3)人行激勵(lì)下各工況

工況a：電梯滿載運(yùn)行狀態(tài)(電梯上下運(yùn)行時(shí)約25人)；

工況b：電梯靜止，人群正常行走狀態(tài)(電梯上下行共 25人，人行走頻率約1.5Hz)；

工況c：電梯靜止，人群快速行走狀態(tài)（電梯上下行共15人，人行走頻率約2.5-3Hz）。

4）測點(diǎn)布置：①樓蓋振動(dòng)頻率測試，分別在各樓板構(gòu)件板面中心位置布置測點(diǎn)，進(jìn)行環(huán)境振動(dòng)檢測自振頻率；②人行激勵(lì)下振動(dòng)測試，分別在各樓板構(gòu)件板面中心位置及懸挑梁端(或梁跨中)布置測點(diǎn)，對各工況下樓板豎向振動(dòng)加速度進(jìn)行測試。

圖1：（7-8）軸、（9-10）軸檢測位置

圖2：（13-14）軸檢測位置

圖3：（17-18）軸檢測位置

3 模擬加固前樓蓋體系振動(dòng)

3.1 靜態(tài)環(huán)境下樓蓋振動(dòng)頻率測試

采用脈動(dòng)法對中庭通廊區(qū)自動(dòng)扶梯區(qū)域（7-8）軸、（9-10）軸、（13-14）軸、（17-18）軸二～四層部分樓板振動(dòng)頻率進(jìn)行測試，樓板振動(dòng)頻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳表1。加速度時(shí)域波形圖及頻譜示意圖如圖4。

圖4：加速度時(shí)域波形圖及頻譜示意圖

表1 樓板頻率測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表1測試結(jié)果可以看出，所測各樓板構(gòu)件第一階頻率分布在5.1Hz～7.1Hz，符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中樓蓋結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)頻率不宜小于 3Hz的要求，當(dāng)樓蓋的自振頻率小于3Hz時(shí)，可認(rèn)為樓蓋的自振頻率滿足人的舒適度要求，依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》樓蓋豎向振動(dòng)加速度限值取0.15m/s2。

3.2 人行激勵(lì)下樓蓋體系振動(dòng)

中庭通廊區(qū)自動(dòng)扶梯區(qū)域（7-8）軸、（9-10）軸、（13-14）軸、（17-18）軸二～四層部分樓板，在各工況人行激勵(lì)作用下，樓板豎向振動(dòng)加速度峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳表2、表3。

表2 各工況荷載作用下樓板振動(dòng)加速度峰值測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表3 （17-18）軸開間各工況荷載作用下樓板振動(dòng)加速度峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表2、表3的測試結(jié)果可以看出，所測（7-8）軸及（9-10）軸開間樓板構(gòu)件在各工況人群荷載試驗(yàn)作用下，豎向加速度峰值基本滿足規(guī)范要求；所測(13-14)軸及(17-18)軸開間樓板構(gòu)件在電梯靜止人員行走狀態(tài)下，樓板豎向加速度峰值均不同程度超出規(guī)范要求，其中(17-18)軸開間二層樓板構(gòu)件在電梯滿載運(yùn)行狀態(tài)下，樓板豎向加速度峰值已超出規(guī)范要求。

4 模擬加固后樓蓋體系振動(dòng)

對中庭通廊區(qū)自動(dòng)扶梯區(qū)域（17-18）軸二層樓板，分別在靠近懸挑梁一側(cè)板底布置鋼管柱支撐，進(jìn)行人群荷載試驗(yàn)作用下，鋼管柱支撐詳圖5及照片1所示，在各工況人群荷載試驗(yàn)作用下，加固前后樓板豎向振動(dòng)加速度峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳表4。

圖4：2B-(17-1/17)-(1/D-E)樓板模擬鋼管柱加固支撐

照片1：2B-(17-1/17)-(1/D-E)樓板模擬鋼管柱加固支撐

表4 2B-(17-1/17)-(1/D-E)樓板加固前后振動(dòng)加速度峰值統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5 測試結(jié)果

通過由表4的測試結(jié)果可以看出，(17-18)軸開間二層樓板在模擬加固后各工況荷載作用下，所測樓板豎向加速度峰值較加固前均出現(xiàn)不同程度下降。測試過程采用腳手架支撐，人行激勵(lì)下鋼管仍會產(chǎn)生顫抖，無法完全實(shí)現(xiàn)實(shí)際加固后狀態(tài)。

6 結(jié)語

（1）靜態(tài)環(huán)境下大跨度樓板構(gòu)件第一階頻率符合《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中樓蓋結(jié)構(gòu)的豎向振動(dòng)頻率不宜小于3Hz的要求。

（2）對大跨度樓蓋進(jìn)行加固，提高樓蓋的剛度，能有效降低樓板豎向加速度峰值。