摘要：在广州某项目设计中，利用MIDAS建立了大跨度钢结构计算模型，对结构方案进行了比选。三层为大跨度钢结构楼盖，易引起人致振动问题。对采用调谐质量阻尼器（TMD）进行人致振动控制的大跨度楼盖进行计算分析。
关键词：MIDAS；大跨度钢结构；TMD
图1沿短向布置的立体桁架（方案二）
1、工程概况
项目位于广州市越秀区原广州锦汉展览中心用地内，地块建设用地面积为22869平方米；拟建为一栋地上16层，地下3层的集展览、会议、办公、商业等多种功能为一体的综合楼，建筑高度64.90m。
2、大空间钢桁架结构方案
裙楼第三层中部约48x54米的大空间楼板。建筑功能为宴会厅，下方为两层通高的展厅。建筑及设备专业的要求严苛，故考虑采用钢桁架，桁架上下弦杆之间的空间供设备走管。基于这些条件，制定了沿短向布置桁架、沿短向布置立体桁架（方案二，图1）和沿双向布置桁架三种方案。综合比选后选用方案二：沿短向布置的立体桁架。
3、结构动力特性分析
根据提供有限元模型，采用有限元程序MIDAS/Gen对该结构进行减振前后的动力特性分析，计算按三维空间结构进行分析，楼盖部分采用板单元模拟。所用材料属性均按规范取值，阻尼比取值为0.02，结构弹性模量按钢混结构扩大1.35倍。
对该结构进行模态进行分析，人的步行频率为（1.5~2.5HZ），当自振频率降低到与人的步行频率接近时，人在楼盖上的运动可能会引起结构的共振，此时楼盖的竖向振动可能超出人能够接受的程度。根据表1可见，结构在模态1时竖向振动，此阶振型也是结构最主要的竖向振动振型，即所需减振的竖向振型。
表1 结构振型周期及其参与质量（合计）
4、消能减振装置的布置
根据模型，本方案将采用TMD减振装置，在楼盖的中部位置布置20套TMD减振系统，布置位置为每榀布置4套减振装置。布置样图如图2所示。
图2 每榀桁架TMD布置大样（单位：m）
住建部拟出的《建筑楼盖结构振动舒适度设计规范》（征询意见稿）中4.2.3 楼盖和室内天桥的振动峰值加速度不应大于限值0.15m/s2。本楼盖动力响应峰值点计算结果如表3所示
表3共振情况下楼盖最不利点动力响应峰值加速度
根据有限元模型并应用相应的荷载曲线，模拟安装TMD进行结构荷载作用下动力响应分析，安装TMD后不利点的加速度峰值如表4 所示。各工况作用下最不利点加速度峰值对比如表5 所示。
表4 减振结构跨中加速度（mm/s2）
5.结论
本文对激振频率工况下该结构进行了TMD减振设计与分析，通过结构动力特性分析结果以及反复试算，制定了TMD布置方案并选取其参数结果表明，通过在各榀桁架设置调频质量阻尼器，以上措施可以有效抑制楼盖在人行荷载激励下的振动：
1、对于所定义的人行荷载工况，结构最大加速度为0.1983m/s2；结构加速度超出人体能承受的加速度限值0.15 m/s2，故需对该结构进行减振设计。
2、按本文设计的减振方案，加速度峰值在不同激振荷载下减振率分别为52.98%、55.79%、28.82%；减振后，加速度峰值最大为0.09324m/s2小于0.15m/s2，满足人体舒适要求。
3、TMD的频率对减振结果的影响比较大，因此建议在正式使用前，应对该结构的动力特性进行现场测试，以便确保减振效果。
参考文献：
[1]北京迈达斯技术有限公司，MIDAS Gen分析设计原理 [M]
论文作者:杨龙和
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/5
标签：楼盖论文; 结构论文; 桁架论文; 加速度论文; 减振论文; 峰值论文; 荷载论文; 《基层建设》2019年第4期论文;