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樓面振動控制TMD阻尼器

傳統的樓面板涉及中,所取用的人群荷載、設備振動等荷載一般都被簡化為靜力荷載,未考慮荷載的動力效應。但實際情況下,由于活荷載中存在動力荷載,在傳統的設計方法下,雖然少有樓面板因承載力不滿足要求而出現強度破壞,但由于樓面板振動而導致的影響建筑正常使用功能的情況卻常常發生。振動的敏感性與振動頻率和加速度密切相關。

根據國內外的舒適度研究成果和大量工程實測經驗,人行走的荷載基頻在 3Hz 以下,當樓蓋自振頻率小于 3Hz 時,共振能量較大,較少的人蹦跳就會出現較強的共振,因此樓蓋自振頻率不宜小于 3Hz。

實測結果表明,在安靜的環境里,人對振動比較敏感;人躺著比站立或坐著時,對豎向振動更敏感;年紀大的人比年輕人振動舒適度要求更高,因此要綜合考慮振源特性、振動環境和人的狀態等因素,對不同樓蓋使用類別規定不同的振動加速度響應限值。醫院手術室中的醫生和其它類似的敏感度較高的職業,對振動加速度要求較嚴格,一般應控制在“感覺不到”的范圍以內;當人們坐在辦公室或居民樓里時對振動較敏感,可以控制在“可以感覺到”的范圍以內;在商場購物、餐廳就餐、機場大廳候機的人,由于環境嘈雜,對振動舒適度要求更低,峰值加速度可以在“明顯感覺到”的范圍以內。

因此,《高層建筑混凝土結構技術規程》《混凝土結構設計規程》和《組合樓板設計與施工規范》等相關規范都對結構樓板的頻率給出了明確的限制。當樓板的振動頻率不滿足要求,且振動對使用功能影響顯著時,有必要對樓面的舒適度進行驗證。

對于振動舒適度的評價標準,應當結合頻率范圍與加速度限制進行控制。


樓板的振動控制主要在于控制樓板的加速度,當樓板的豎向頻率偏小,人行頻率與樓板頻率接近時,容易導致樓板共振效應。傳統方法為調整結構頻率,提高樓板剛度或者改變振動源的振動頻率,但這些方法的成本都比較高,并且還會影響使用功能。

TMD減振方法是一種控制結構振動響應的減振措施。通過設置一個附加的單自由度減振體系,將原結構的振動能量吸收到減振體系。附加振動體系中的阻尼器耗能,最終消耗原結構的振動能量,大幅減小原結構的振動反應,達到舒適度要求。



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