本出版物为所有钢框架地板和建筑类型的振动设计提供指导。
它涉及人类对振动的感知和测量振动的标准。楼层反应的概念和不同类型的激励产生的乘员诱导振动解释。给出了简单的设计程序,说明了如何计算地板加速度,对其称重以反映人类的感知,并将其与建筑设计的BS 6472和ISO 10137的接受水平和卫生技术备忘录08-01中的NHS医院性能标准进行比较。
该设计程序适用于使用热轧型钢的钢框架地板和使用薄冷成形钢构件的轻型地板。简化的程序特别适合框架安排,一般是规则的计划。
用于制定本指南规则的测试结果包含在附录a中。关于补救情况下的问题管理的附加信息列在附录b中。建筑物动态测试的专家指南列在附录C中。这是由谢菲尔德大学的亚历山大·帕维奇教授和保罗·雷诺兹博士特别撰写的。附录D给出了一组示例,说明了设计程序。
1989年,钢结构研究所首次发布了地板振动设计指南,仅适用于正常的办公环境。它是由帝国理工学院的T A Wyatt博士在SCI的A F Dier博士的协助下编写的。在实践中得到了广泛的应用,并经受住了时间的考验。
编写这个新的指导文件是为了使设计人员能够以更高的精度确定敏感楼层的振动响应。它将使响应能够与BS 6472和ISO 10137的一般结构进行比较,并与NHS针对医院的具体性能标准(卫生技术备忘录08-01)进行比较。它包括所有类型的楼板结构使用钢构件和各种使用特点的设计指导。它为各种建筑的研究和测量提供了参考,这些建筑已经证明了复合地板可以达到良好的质量振动性能。
对于复合地板,导致本出版物的部分工作是由Corus建筑服务&欧洲煤炭和钢铁共同体通过题为“工业、办公、住宅和公共建筑和体育馆地板振动标准的推广”的项目(ECSC项目PR7210-PR- 314)进行了开发。
对于轻质地板,这项工作由Corus Strip Products UK和DTI创新伙伴项目提供部分资金,该项目题为“对各种使用模式的轻质地板的振动灵敏度进行整体评估”(DTI参考文献:STBF/004/00053C CC2529)。
目录
前言
综述
1介绍
1.1楼层的振动
1.2传统的设计方法
1.3本指南的适用范围
2振动理论
2.1连续和离散系统
2.2频率
2.3激发
2.4反应
3振动的来源
3.1动态激振力
4设计注意事项
4.1结构上的考虑
4.2架构考虑
5振动的可接受性
5.1考虑
5.2人的感知
5.3验收标准
5.4敏感进程
6建立振动响应的一般评估
6.1有限元模拟
6.2模态质量
6.3响应分析
6.4加速度之和
6.5连续振动的可接受性准则
6.6振动剂量值
6.7设计流程图
7钢楼板简化评估
7.1基频
7.2最低楼面频率
7.3模态质量
7.4模态形状因子
7.5响应加速度
7.6验收标准
8特殊情况
8.1有艺术活动的楼层
8.2医院楼层
8.3轻钢层60层
8.4停车场
附录A分析方法与测量值的比较73
A.1测试步骤
A.2 73层办公室测试结果
A.3 74层医院测试结果
A.4预测与测量的比较
A.5轻量化楼层
附录B改进和补救策略80
B.1楼板振动问题的评估
B.2钢-混凝土结构的改造和补救措施
B.3机器引起的振动的改进策略
附录C建筑楼层动态测试
C.1模态测试
C.2用激励力测量的楼板模态试验
C.3振动性能评估
C.4管理问题
附录D工作示例97
D.1复合材料楼板的振动响应
D.2轻型楼板的振动响应
D.3为有节奏的活动设计
近年来,对建造速度快、占地面积大、最终用途灵活的建筑的需求有所增加。现代设计和施工技术使钢铁建筑部门能够满足这些需求,并生产出在总成本方面具有竞争力的结构。这种更大跨度、轻量化的地板系统的趋势,随着其降低固有频率和减少固有阻尼的趋势,人们对地板在人类活动时的动态性能有了更大的认识。
楼板的振动可以由外部来源引起,如道路和铁路交通。在预计会出现这种问题的地方,最好将建筑物作为一个整体隔离。这方面的振动控制在本指南中没有讨论,它只涉及内部来源引起的地板振动。
动态激励最常见和最重要的内部来源是行人交通。一个以正常速度行走的人周期性地对地板施加重复的力,这可能会引起反应的增强。一般来说,在设想这种活动时,结构不仅要足够坚固,而且要符合舒适和可使用的标准。
在某种程度上,人类对振动的感知是非常敏感的;验收标准可能被设定在一个较低的水平。在另一个层面上,它是非常不敏感的;振动振幅的一个实质性的定量变化对应着感知的一个相对较小的质的变化。如果一个人被要求就他在不同场合对两个不同房间的振动的感知发表意见,他不太可能能够区分出不同,除非数量上的差异至少是2。(人与人之间也有很大的差异,可能还有国籍之间的差异。)在这些层面上,人类的反应基本上是心理上的,部分取决于所进行的活动的微妙程度,而对振动的反应往往受到其他刺激(视觉和听觉)的影响。虽然楼板振动可能会引起一些人的不安全感,但必须强调的是,楼板振动的感知并不一定意味着结构安全性的缺乏。
一旦建造完成,就很难修改现有的地板以降低其对振动的敏感性,因为只有对地板系统的质量、刚度或阻尼进行重大改变,才会产生振动振幅的明显降低。因此,在概念阶段就确定可接受的振动水平是很重要的,要特别注意楼层的预期用途。客户必须参与这个决定,因为振动响应的选定设计目标水平可能对项目的成本和楼层结构细节都有重要影响。
在历史上,设计师使用地板的固有频率作为可接受性能[1]的唯一衡量。一个足够高的固有频率意味着地板被有效地调整出行走活动的第一个谐波成分的频率范围(然而,尽管响应要小得多,第二、第三和第四谐波成分仍然可以发生共振)。