梁剑 林斯嘉
华南理工大学建筑设计研究院有限公司，广东 广州 510641
[摘要]人行走的频率在1Hz~3Hz，为避免人行引起共振，所以规范规定楼盖竖向振动频率不宜小于3Hz。而本案为某钢筋混凝土框架-剪力墙结构，混凝土楼盖最大跨度24m，楼盖最大悬挑跨度10m，存在竖向竖向振动频率小于3Hz的情况，因此通过动力时程分析补充计算，对结构施加人行激励，从而得出结构楼盖体系仍可满足振动舒适度的要求的结论。
[关键词] 人行激励；大跨度；大悬挑；舒适度
中图分类号：TU398 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
地上5层（其中2、3层设夹层），总建筑面积29460平方米，其中首层建筑面积为7622m2（室外覆土区结构面积3500不计入），二层以上面积为22595m2；架空层面积为1087.5m2，建筑檐口高度34.2米，建筑屋顶高度36.2米。
主入口位于东侧二层，次入口位于西侧首层；建筑首层包括学术报告厅、会议培训、技术用房及共享廊道；建筑2至5层为图书馆主要阅览空间，包括借阅阅览（包含传统阅览、电子阅览及专业阅览）、藏书库、展览展示、学术培训、书院、咨询服务、行政办公、设备用房等功能。
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2 结构方案
结构对称设置四个角筒、8片剪力墙、12颗大矩形落地柱，柱跨24米，正是给建筑提供一个四平八稳的立体空间，结构上抗震性能也很好，大跨度柱网给建筑布置剧场式观景盒子创造了非常自由的空间。屋顶为双向垂直交叉大跨度钢结构桁架。
其中三层的混凝土楼盖大悬挑跨度9.3m，悬挑梁采用变截面800x2200（根部）/1200（端部）并施加预应力以严格控制其挠度。大跨度梁跨度24m，采用薄腹梁减轻大跨、大悬挑范围的结构自重，薄腹梁截面250~300x1200~1800。
3 舒适度分析
本工程大范围采用大跨大悬挑结构，需控制楼（屋）盖结构具有适宜的舒适度，采用SAP2000进行楼盖舒适度分析。分析步骤如下：
（1）自振频率计算。通过各层的自振频率计算发现，第3层楼盖结构竖向振动频率低于3Hz，需对该层楼盖进一步分析。
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（3）频域稳态分析。通过各不利振动点的频域稳态分析得到各点的位移谱曲线，比对位移谱曲线峰值发现，悬挑梁端部的点（1、6、7、8）振动最大，周围均有楼板处的其余点振动较小。选取位移谱曲线峰值最大的点（6、7、8）作为最不利振动点。
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（4）竖向时程分析。在最不利振动点（6、7、8）上施加单点人行激励进行竖向时程分析。以点6为例，点6的竖向自振频率分别为3.033Hz，人行激励函数参照《楼板体系振动舒适度设计》取为
（1）
其中，为整数,。
人行激励函数曲线如图6，分析得竖向振动加速度为0.024m/s2，小于《高层建筑混凝土结构技术规程》（GB JGJ3-2010)表3.7.7所有功能类型的竖向振动加速度限值要求，满足设计要求。
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不利振动点编号 加速度峰值m/s2 《高规》限值m/s2
6 0.0236 0.05、0.15
7 0.0189 0.05、0.15
8 0.0117 0.05、0.15
表9第三层楼盖各不利点的竖向自振频率和位移谱峰值
4 实际使用效果
目前该项目已投入使用一年，获得了社会各界的一致好评，大空间简洁大气，未发现由震动不适问题。
5 结论
本案例表明即使楼盖自振频率小于3Hz时，当加速度满足规范要求时仍不会产生震动不适问题，因此，楼盖自振频率并不是判断楼板舒适度的唯一指标，是否让人产生震动不舒服的核心原因是加速度是否过大。进行楼板舒适度分析时，应将频率与加速度相结合的方法，以便指导大跨度楼盖设计。当大跨度楼盖的不利点加速度不满足规范要求时，可通过增加T型梁相关范围的梁高、梁宽来增加质量源或刚度，从而降低楼盖振动加速度，以满足设计要求。
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）
[2] 娄宇，黄健，吕佐超．《楼板体系振动舒适度设计》［Ｍ］．北京：科学出版社，２０１２．
作者简介：梁剑，高级工程师，Email: 4078804@qq.com