楼板舒适度的那些事（一）

前言：       随着城市发展前进的脚步不断增快，人行天桥、高层连体越来越多的应用于人们的日常生活中，这些结构通常跨度都比较大，结构形式多为单跨简支梁，结构梁柱多采用箱梁或者多层桁架。一阶自振频率和人正常行走的频率接近，容易产生共振，影响结构安全和正常使用，而且振动有可能超过人体舒适度极限，给行人心理上造成恐慌。       现代设计中因为使用功能要求，有时会出现大悬臂或者大跨度的结构，悬臂远端缺少约束，导致悬臂结构往往频率较低，当悬臂结构和人行荷载频率接近时，也会出现共振的现象。大跨结构，跨中位置距离约束端较远，其柔度较大，频率较低，同样也容易产生振动问题。       因此需要综合分析不同因素对楼盖舒适性的影响，以便指导大跨度楼盖设计，避免楼盖在使用过程中产生不舒适性振动，影响楼盖的正常使用。舒适度设计限值01 频率控制 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）3.4.61.住宅和公寓不宜低于5HZ;2.办公楼和旅馆不宜低于4HZ;3.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）3.7.71.楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3HZ。《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95-2003）2.5.41.天桥上部结构竖向自振频率不应小于3HZ.《高层建筑混凝土结构技术规程》（广东省标准DBJ15-92-2013）1.钢筋混凝土楼盖结构竖向频率不宜小于3HZ;2.钢—混凝土组合楼盖结构竖向频率不宜小于4HZ;3.轻钢楼盖结构竖向频率不宜小于8HZ。       我们从上边的表格可以看到，大部分的规范竖向振动频率都不宜小于3HZ，那这是什么原因呢？因为人们有节奏的步行活动产生的重复分布于楼盖的作用步频通常在1.5~2.5HZ, 如果楼盖竖向振动频率大于3HZ，就可以避开人行走的频率，也就避免了共振，一般情况下，振动加速度就不会太大，舒适度基本没问题，所以，就定了3HZ。因此在计算楼板舒适度时，如果楼板自振频率大于规范要求的限值，基本可以不进行楼板振动加速度的分析 （不要先入为主哦）。 02 加速度控制       在经历了之前仅靠高规，混规，还有国外资料艰难度日的楼板舒适度验算终于迎来了自己的春天。2020年开始实施我国自己的 《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》（JGJ/T441-2019） ，广大设计师有了规范的支持，腰板终于硬起来了。      根据 《建筑楼盖结构振动舒适度技术标准》（JGJ/T441-2019）4.2条 ，楼盖的自振频率及其竖向振动加速度限制有如下要求：       根据 《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）3.7.7条 ，楼盖竖向振动加速度限值有如下要求 （房屋高度小于150m的高层混凝土建筑结构请自觉忽略3.7.6条） ：        从上面的图和表，可以看出，舒适度判别，加速度也是一个关键指标。而且，ATC认为，结构振动频率为4HZ~8HZ时，人最敏感，所以加速度限值最小。当我们把结构刚度往上提的时候，频率是上去了，但不要忘了，加速度限值可能却降低了。 03 相互依存       因此频率并不是判断楼板舒适度的唯一指标，真正让人不舒服的核心原因是加速度 （非充分），试想你坐车的时候，司机一脚快一脚慢，估计大部分人就剩下难受了。       说到加速度，大家可能还会想到 高规中3.7.6条 里的结构顶点风振加速度。大胆的说出你心中的猜想，没错，这里也是用来判断舒适度的，毕竟高处不胜寒啊，稍有风吹草动就很难受了。 （哥仨摇的难受不）       那我们有些“杠友”就要说了：规范既然说了频率限值，那我们不越线就可以了呗。还研究啥加速度啊。        NO,NO,NO,作为结构师，随时保持怀疑的态度是很有必要的，“尽信书，不如无书”，我们要知道为何规范规定了那些频率限制。牛顿他老人家告诉我们加速度不只是和力有关，还和质量有关呀，大于3HZ，人行的激励荷载可能不会很大，但如果楼盖质量比较轻的话，算出来的加速度可能还是比较大。这就是轻质楼盖的振动频率限值会更高的原因。 04 什么是舒适度       说到舒适度，我们一定要注意这样的一个问题。舒适度，本质上是人的一种心理感受，它与建筑物本身，乃至人本身心里，生理，年龄，性别等等或多或少都有关系，它的判断是比较唯心的。牛顿他老人家晚年研究神学也是有说法的呀。       这里我可不是在瞎说，本身舒适度就是经过大量的概率统计得出的结果，舒适度规范也在条文说明中补充了这些看起来玄学的内容，如下图所示：结语       经过了上边的总结分析，小编个人觉得在进行楼板舒适度分析时， 最好是频率与加速度相结合的方法来判断舒适度是否满足要求，而不是先进行频率，后进行加速度这样的顺序 。也许大部分情况下满足频率要求，也都基本满足加速度要求，但万一人行激励荷载取值导致的加速度变化这种情况也是有可能发生的。