1、MIDAS 2017 建筑产品Gen约建筑课堂midas Gen 楼板舒适度分析金 冬梅 舒适 度问题三要素 振源 激励荷载 传播 途径 楼盖 接受者 居住者舒适度分析介绍 振 源 -激励荷载 -行走荷载、跳跃荷载、跑步荷载应根据建筑物功能要求，考虑各种可能情况住宅、办公楼：行走荷载公共建筑物、体育建筑：除行走荷载外，还应考虑跳跃和跑步荷载舒适度分析介绍 振源 -激励荷载单人行走荷载对单足落步曲线进行周期性叠加并考虑一定的重叠时间；傅里叶级数模型 = 1+ =1 cos(2 +)：人的重量：荷载动力系数、 、 ：谐波数、时间、相位角：步频多人行走荷载由单个行人产生的行人激励乘以一个系数来表示
2、= = ：人群荷载 ：单人步行荷载：人群效应系数：人群总人数舒适度分析介绍楼板竖向震动舒适度分析方法 传播路径 -楼盖的动力特性 自振频率刚性墙柱支撑梁式楼盖： = 0.18 ， 有效重力荷载作用下楼盖跨中变形。框架梁柔式支承梁式楼盖结构（竖向变形） = 0.18 +， 有效重力荷载作用下框架梁跨中变形。 假定楼板边界条件后，由程序进行特征值分析得到。楼板竖向震动舒适度分析方法 接收者 -舒适度评价标准序号 标准 类别1 加拿大标准协会 加速度峰值限值2 国际标准化组织 加速度峰值限值3 美国钢结构协会 加速度、频率、有节奏激励4 英国混凝土协会 混凝土楼盖标准；加速度反应 系数限制5 高层民
3、用建筑钢结构技术规程 钢 -混凝土组合楼盖标准；频率 限制标准6 城市人行天桥与人行地道技术规范 振动频率限值7 高层建筑混凝土结构技术规程 频率限值，加速度峰值限值大跨度竖向振动舒适度规范标准分类 接收者 -舒适度评价标准1.自振频率自振频率是楼板的固有特性人的活动频率一般为 13Hz高钢规：组合楼板的自振频率 15Hz欧洲：楼板的自振频率 15Hz加拿大：楼板的自振频率 5Hz2.加速度相应峰值3.振幅 一般以第一振型对应的最大振幅来评价舒适度分析介绍 接收者 -舒适度评价标准1.自振频率楼板竖向振动舒适度控制 需要验算楼板自振频率和行走时楼板各点的竖向加速度 高层建筑混凝土结构技术规程
4、（ JGJ3-2010）第 3.7.7条 (自振频率和加速度 )楼盖结构的竖向振动频率不宜小于 3Hz（人步行频率 1Hz3Hz） ;楼盖结构竖向振动加速度限值不应超过下表中限值。人员活动环境峰值加速度限值竖向自振频率2Hz竖向自振频率4Hz竖向自振频率2Hz4Hz住宅，办公 0.07 0.05线性插值商场及室内连廊 0.22 0.15舒适度分析介绍1.自振频率混规要求： (自振频率 ) 混规 第 3.4.6条 对混凝土楼盖结构应根据使用功能的要求进行竖向自振频率验算，并宜符合下列要求：1 住宅和公寓不低于 5Hz2.办公楼和旅馆不宜低于 4Hz3 大跨度公共建筑不宜低于 3Hz 接收者 -舒
5、适度评价标准舒适度分析介绍 接收者 -舒适度评价标准2.加速度相应峰值高规附录 A.0.1：竖向振动加速度宜采用时程分析方法 计算高规附录 A.0.2： 近似 计算方法 = = 00.35表 A.0.2 人行走作用力及楼盖结构阻尼比人员活动环境 人员行走作用 力 0（ KN）结构阻尼比 峰值 加速度限值 /g住宅、办公室、教堂 0.3 0.020.05 0.005商场 0.3 0.02 0.015室内人行天桥 0.42 0.010.02 0.015室外人行天桥 0.42 0.01 0.05舒适度分析介绍 接收者 -舒适度评价标准高层建筑混凝土结构技术规程（ JGJ3-2010）3.7.7楼盖结
6、构的竖向振动频率不宜小于 3Hz高层民用建筑钢结构技术规程（ JGJ99-98）组合板的自振频率 f不得小于 15Hz永久荷载产生的挠度（ cm） = 10.178 人员活动环境峰值加速度限值竖向自振频率 2Hz 竖向自振频率 4Hz住宅、办公 0.07 0.05商场及室内连廊 0.22 0.15舒适度分析介绍midas Gen完成舒适度分析 Gen中的步行荷载单步行走荷载： Baumann连续行走荷载：国际桥梁及结构工程协会 IABSE不连续行走荷载： AIJ跑动荷载： AIJ跑动荷载： Allen & RainerATC(Applied Technology Council）AISC（ A
7、merican Institute of Steel Construction）IABSE（ International Association for Bridge and Structural Engineering）midas Gen完成舒适度分析 Gen舒适度分析步骤1.特征值分析 自振频率2.时程分析 竖向振动加速度限值定义 时程荷载工况定义 时程荷载函数定义 节点动力荷载进行 时程分析并查看结果自振频率不小于 3Hz注意：整体模型自重转换为质量及荷载转换为质量需考虑 Z方向midas Gen完成舒适度分析 特征值分析midas Gen完成舒适度分析 定义时程荷载工况分析 类型线性：
8、弹性时程分析非线性：弹塑性时程分析分析方法振型叠加法：需先进行特征值分析 (竖向振型质量参与 系数 90%）直接积分： NewMark（等加速度/线性加速度 ） ( ) 12t t t t t t t 2u u u t u u t ( ) t t t t t tu u 1 u u t 初始 荷载ST：静力荷载工况CS：施工阶段分析结果TH：其他时程分析工况阻尼振型阻尼 *瑞利阻尼应变能因子midas Gen完成舒适度分析 定义时程荷载工况 建筑抗震设计规范 条文说明 10.2.8：方法一：振型阻尼比法振型阻尼比是指针对于各阶振型所定义的阻尼比。组合结构中，不同材料的能量耗散机理不同，因此相应构
9、件的阻尼比也不相同，一般钢构件取 0.02，混凝土构件取 0.05。对于每一阶振型，不同构件单元对于振型阻尼比的贡献认为与单元变形能有关，变形能大的单元对该振型阻尼比的贡献较大，反之则较小。所以，可根据该阶振型下的单元变形能，采用加权平均的方法计算出振型阻尼比 i：方法二：统一阻尼比法依然采用方法一的公式，但并不针对各振型 i分别计算单元变形能 Wsi，而是取各单元在重力荷载代表值作用下的变形能 Wsi，这样便求得对应于整体结构的一个阻尼比。midas Gen完成舒适度分析 阻尼比计算方法 定义时程荷载函数 高规 附录 A.0.1 竖向振动加速度宜采用时程分析方法计算步行荷载的施加：（ 1）连
10、续行走：根据恒载作用下的位移结果或低于振型结果，找到最不利的位置后施加（ 2）行走一步：设置行走路径后，施加于该路径上相应节点。midas Gen完成舒适度分析定义多个时程分析工况，进行接续分析定义一个时程分析工况，定义每个时程荷载到达时间midas Gen完成舒适度分析 定义节点动力荷载指定函数名称指定荷载方向指定到达时间若选择步行一步，可手动计算到达该店的时间后输入。步行速率： 0.851.1m/s步距： 6075cm设定系数（向下） 定义节点动力荷载midas Gen完成舒适度分析一个时程分析工况多个时程分析工况 结果查看midas Gen完成舒适度分析结果 时程分析结果 位移 /速度
11、/加速度步行荷载 加速度时程曲线 结果查看midas Gen完成舒适度分析结果 时程分析结果 时程分析图形使用性能评价图表 (1991) 日本规范使用性能评价图表（ 2004) 日本规范使用性能评价图表（倍频带）楼板舒适度控制 楼盖振动控制方法（ 1）建筑物内设有舞厅、健身等设施时，设计首先应确定其位置，使其 远离对楼盖振动敏感的功能区（ 2）结构设计应采取各种措施控制这些设施的振动影响，如加大楼盖结构刚度、提高楼盖结构阻抗、 设置阻尼器 等（ 3）针对各种运动场所计算得到的楼盖结构自振频率，应 大于楼盖结构最小自振频率 （ 4）合理的楼盖结构设计，保证结构 具有适宜的刚度、阻抗 ，满足各类运
12、动场所楼盖振动控制要求 ， 0 调谐质量阻尼器（ TMD） /附加振动器楼板舒适度控制应用：抗风及小震， 楼板舒适度控制台北 101大厦上海金融中心迪拜帆船 酒店组成：固体质量 +弹簧减震器 +粘滞阻尼器原理 ：通过改变质量或刚度使 子结构的基本频率与 主结构 接近。 结构振动时，由于惯性而施加反方向 作用力使原结构的振动反应明显减弱。形式：支承式，悬吊式，碰击式TMD， MTMD， ETMD楼板舒适度控制 调谐质量阻尼器（ TMD）楼板舒适度控制 调谐质量阻尼器（ TMD）输入自重楼板舒适度控制有 TMD无 TMD楼板舒适度控制输入质量有 TMD无 TMD 调谐质量阻尼器（ TMD）楼板 舒适度控制有 TMD amax=43无 TMD amax=68
