大跨度悬挑螺旋坡道舒适度控制

时晨

(中建八局西南公司，成都，610041)

[摘要]随着社会经济高速发展，各种大跨度结构应运而生，为了满足美观的要求，须尽量小的结构构件。这样导致竖向一阶频率小于3Hz，不满足规范要求。TMD调质阻尼器因其抗风致振和人行致振中具有难以替代的明显效果得到快速发展。本文结合工程实例，重点介绍大跨度悬挑钢结构的舒适度控制要点。

[关键词]大跨度  钢结构  舒适度  TMD  

0引言

随着我国装配式钢结构的发展，越来越多的新建建筑选用钢结构。但钢结构自身固有频率相对偏低，阻尼较小，受到人群同步激振时往往会激发共振而影响结构正常运作，严重影响建筑的使用舒适度。由于展馆类建筑舒适度的要求较高，为达到标准，大跨度区域舒适度问题是亟待解决的重中之重。

1 工程概况

三星堆古蜀文化遗址博物馆及附属设施工程，位于四川省广汉市西北郊鸭子河南岸，展区祭祀坑坡道为不规则双曲螺旋形，采用钢箱梁截面，展开长度108.8m，底部宽度3.9m，随坡道上升宽度逐渐扩大至14.9m，标高-10m~7.28m从B1至2F跨越两层楼面，下部支承于基础底板混凝土巨柱，上部支承于二层钢框架楼面。结构轴测图及纵剖面如下：

        

图1螺旋坡道轴测图

图2螺旋坡道纵剖图

2 舒适度预期目标及控制方法

2.1舒适度目标设定及模态分析

《建筑楼盖结构振动舒适度技术规范》JGJ/T 441-2019 规定，连廊和室内天桥竖向自振频率不应小于3Hz，峰值加速度不大于0.15m/s²

自振频率(Hz)	第一阶（竖直）	1.728
	第二阶（竖直）	2.914

表1主振型模态表

经模态分析，竖向自振频率小于3Hz，不满足舒适度要求，需设置调质阻尼器TMD。

2.2人行激励荷载定义

人的行走由连续的步子形成，具有周期性。竖向振动由人行走时重心的上下起伏对桥面产生的垂直方向上的动力荷载引起。计算公式如下：

式中：Pb为单个行人行走产生的竖向作用力；fs为人群荷载频率；ξ为阻尼比；N为行人总数量；A为桥面面积。

计算得对应第一阶频率1.728Hz激励荷载峰值6.568N/mm²，对应第二阶频率2.914Hz激励荷载峰值1.624N/mm²

2.3 TMD参数

螺旋楼梯自重 648.1t，附加恒载 290.6t，共计 938.6t，根据楼梯的自振特性TMD 的参数如下表所示

型号	数量	质量t	频率Hz	阻尼比
TMD1	27	0.5	~1.72	0.1
TMD2	12	0.5	~2.91	0.1

表2 TMD参数表

图3 TMD布置平面图

2.4 减振效果

图4 第一阶激励竖向振动加速度响应

图5 第二阶激励竖向振动加速度响应

激励荷载	加速度响应		减振效果
	无TMD	有TMD
第一阶	0.2580	0.0251	90%
第二阶	0.1756	0.0225	87%

3结论

(1)安装 39 套共19.5t 的 TMD 后，梯面在人行激励振动加速度峰值有很大程度的降低，可以满足振动加速度限值的要求。

(2)各类场馆可根据功能需求选用不同的性能指标。

(3)影响减振效果的主要因素为结构自振频率，如实测与理论计算相差较大可能导致减振失败。TMD产品需预留足够的调频率幅度。

参考文献

[1]宾春山.付泽飞.张力新.莫仕勇.杨金鑫.王嘉荣. 基于TMD的机场登机桥舒适度研究[J]，建筑技术,2021.1.

[2]尹学军.王建立.高星亮.罗勇.王建.基于舒适度的钢结构TMD振动控制技术[J]，建筑结构,2011.4.

[3]马信欣.袁波.何海玉.尹浩熹.王健康.张勇.大悬挑环形景观桥舒适度与TMD减振分析[J], 中国水运.2020.1.

作者简介：时晨  男  1987.2本科  高级工程师 [e-mail]成都市高新区天府大道北段1480号拉德芳斯写字楼东9楼  610041