多功能宴会厅的动力分析及舒适度评价

舒适度评价孙明炜(广东省建筑设计研究院，广州510000)［摘 要］以奎屯华清池假日温泉酒店项目为研究对象，其酒店宴会厅为大跨度钢-混凝土组合楼盖体系，并设置有舞 台区域，易存在楼盖舒适度问题，结合其使用功能的多样性提出7种工况通过MIDAS软件进行时程分析。计算结果表明，该项 目的大跨度楼盖具有合适的刚度与舒适度，并能通过经济性地局部增加混凝土楼板厚度以满足特定使用功能区域的舒适度要求, 为类似工程提供借鉴。［关键词］舒适度；大跨度楼盖；舞台；板厚f中图分类号］TU311.3 ［文献标志码］A ［文章编号1 1001-523X(2019) 17-0139-03Dynamic Analysis and Comfort Evaluation of

Multifunctional Banquet HallSun Ming-wei［Abstract ］ This paper takes the Holiday Hot Spring Hotel project of Huaqingchi in Kuitun, Xinjiang as the research object. Its hotel banquet hall is a large-span steel-concrete composite floor system with stage area.It is easy to have floor comfort problems. Combined with the diversity of its functions, seven working conditions are analyzed by MIDAS software. The calculation results show that the long-span floor of the project has appropriate stiffness and comfort, and can meet the comfort requirements of specific functional areas by increasing the thickness of concrete floor economically and locally, provide reference for similar projects.［Keywords ］ comfort ； large-span floor ； stage ； slab thickness大跨度钢-混凝土组合楼盖结构由于跨度大、隔墙少, 导致其阻尼减小、柔性变大，外在的荷载激励作用容易引起 楼板振动，易引起楼面使用人群的不舒适感，因而结构在满 足强度的前提下，需要对其进行舒适度分析。目前国内外现 行的规范主要通过自振频率与竖向峰值加速度两者共同作为 评价标准。本工程中的分析对象为宴会厅，使用功能上具有 多样性，如举办会议，餐宴以及舞台区域多个表演者同时进 行有节奏的活动，因而本文结合实际使用功能设置多个工况 进行模拟并选取对应的评价标准进行分析评价。图2酒店宴会厅结构布置三维示意1工程概况本文的舒适度计算分析对象为酒店宴会厅，釆用钢桁架 与混凝土楼板组合体系，长向主梁跨度为27.24m,短向次梁 跨度为8.4m。其中在左侧有长为10.24m,宽为5.4m的舞台 区域如图1所示，结构布置如图2所示。组成。混凝土等级为C35,钢材材质均为Q345。舞台区域永 久荷载取值为S.OkN/m2,其余区域为3.0kN/m2,可变荷载均为

3.5kN/m2<,2楼盖舒适度评价标准我国JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》要求 楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz,宴会厅的加速度限值 取规范中商场及室内连廊作为参考，进行线性插值，这与美 国规范ATC （Applied Technology Council）对应情况下取值相 同。另外对于舞台区域的舒适度的评价指标目前国内外的规 范还没有做出明确的规定，仅有CJJ69—1995《城市人行天桥 与人行地道技术规范》规定，为避免共振，减小行人不安全感,

1 32800 图1酒店宴会厅建筑平面布置示意主桁架由H型钢组成，上下弦杆型号为HW400x400x 13x21,腹杆型号为HW200x200x8xl2,宴会厅区域次梁型号 为HN400x200x8xl3,其余区域由混凝土梁柱及少数剪力墙收稿日期：2019-05-08天桥上部结构竖向自振频率不宜小3Hz。由于舞台结构与和人 行天桥较为相似，本文拟参考人行桥的舒适度评价指标以判 断是否会对在其上的表演者带来不适。结合上述规范以及欧 洲规范（EN 1990）、德国规范（EN03）,选取0.7m/s2作为舞 台区域舒适度评价指标。而其余使用功能区域则取我国规范 中的限值进行线性插值后使用，为0.1m/s2.3楼盖舒适度计算分析计算软件釆用MIDAS信息技术有限公司开发的MIDAS Gen-V800建立舒适度分析的有限元单层计算模型。出于安全 考虑，仅将结构的自重，永久荷载和1/2的可变荷载的节点荷 载转换为质量。对钢结构部分阻尼比取0.02,混凝土部分阻

作者简介：孙明炜（1991—）.男，广东阳春人，主要研究方向为结构

设计。• 139 ・第46卷第17期安全质量建筑技术开发2019年9月Safety and QualityBuilding Technology Development尼比为0.05。经模态分析后，可得楼盖竖向第一自振频率为 根据宴会厅的使用功能和振动特性，舒适度分析的工况

3.2070Hz,满足JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》 及加载位置说明见表1。工况1与工况2釆用路线1方式加载, 规定的楼盖结构的竖向振动频率不宜小于3Hz的要求。考虑 如图6所示，工况3则沿路线2进行加载，如图7所示，工况4 该建筑功能为人群密集的宴会厅且存在舞台区域，需对其进 于节点4527处加载，如图8所示，工况4在节点4527处及其 行进一步的舒适度分析。周围相邻4个点加载，如图9所示，工况6-1及6-2于舞台区域 3.1时程函数的选取加载方式如图10所示，而工况7加载方式如图11所示。对于本项目楼盖的舒适度分析，主要釆取以下两种荷载 激励模型。表1舒适度分析选取工况3.1.1单步行走模型（Baumann）项目工况加载位置本计算分析取人的平均重量0.75kN＞步行荷载频率2Hz 工况1单人行走路线1来模拟工况1及工况2单人单步行走的荷载激励，如图3、图4 工况2单人行走路线2所示。工况3单人连续行走节点4527工况4五人连续行走节点4527及其周围相邻4个点舞台区域跳舞

工况5-1（人员密度为1人/H?）舞台范围按人员密度均布工况5-2 （舞台区

舞台区域跳舞域板厚局部增加）（人员密度为1人/H?）舞台范围按人员密度均布工况6舞台区域跳舞（人员密度为0.5人/n?）舞台范围按人员密度均布图6工况1加载方式示意图4连续行走时程函数3.1.2连续行走模型（IABSE）本计算分析取人的平均重量O.75kN、步行荷载频率2Hz 来模拟单人连续行走的荷载激励，如图4所示。经试算，在连 续行走5步和连续行走10步下的峰值加速度值一致，因此计 图7工况2加载方式示意算分析对工况下3、工况4连续行走激励的模拟选取连续行走 5步。另外，对于工况5-1、工况5-2和工况6则通过将频率设 置为2.8Hz来模拟舞台区域当有人进行表演时工况。3.2分析工况的选取在静力荷载工况1.0永久荷载+0.5可变荷载下，宴会厅区 的竖向位移云图如图5所示。其中钢主梁竖向位移最大节点编 号为4527,竖向位移52mm。本计算分析中各工况均以节点 4527及均匀选取行走路线1、2 （图5）上的节点166 , 4442, 3734, 115, 3192, 37, 4573、4811 的峰值加速度共同对 该楼盖进行舒适度评价，另外再选取舞台区域5124、5127及 5130节点作为舞台区域的评价参考节点。图8工况3加载方式示意图5竖向位移等值线图9工况4加载方式示意• 140 •建筑技术开发Building Technology Development安全质量Safety and Quality第46卷第17期2019年9月考虑舞台区域有多个表演者共同表演，即工况5-1、工况 5-2及工况6,当全楼板厚分别为100mm,150mm时，舞台区 域竖向峰值加速度大于欧洲规范所规定的0.7m/s2,当楼板厚 度增加至250mm厚时，则舞台区域参考点5124, 5127, 5130均 低于规范要求，能满足舞台区域表演者在表演时的舒适度要 求。另外可以发现，每增加50mm板厚，平均下降率分别为 17.7%, 20.9%, 15.5%。通过仅局部对舞台区域楼板分别加厚至 150mm, 200mm, 250mm的结果可知，每增加50mm板厚，平 均下降率分别为9.6%, 18.6%, 20.9%。因此可以发现其改善降 低竖向峰值加速度效率与全层加厚效率相当，可以对舞台区域 局部加厚，更为经济。对工况5-1、工况5-2及工况6下宴会厅 观众区域的参考点的结果可以看岀，当舞台区域有表演者进 行表演时宴会厅观众区域的竖向峰值加速度均大于0.1 m/s2, 但在德国规范(EN 03)中可发现，峰值竖向加速度在0.5~1.0m/ s'时舒适度等级为中度舒适，再者，出于嘈杂环境时人们对 舒适度的要求将会有所降低的考虑，因此认为当舞台区域有 表演者进行表演时宴会厅观众区域的舒适度能满足要求。另 外可以发现楼板加厚对改善降低该区域的竖向峰值加速度的 效率极低，且在厚度增加至150mm时，该区域的竖向峰值加 速度反而略有增加，因此，除舞台区域外的宴会厅区域不应 通过增加板厚的方式改善降低竖向峰值加速度，但当使用者 对舒适度有较高要求时，可考虑通过增加钢桁架高度或布置 消能减震系统等方式高效改善当舞台区域有表演者进行 表演时宴会厅观众区域的舒适度。图10工况5-1、5・2加载方式示意图11工况6加载方式示意4计算结果与分析各工况的峰值加速度见表2,根据JGJ 3—2010《高层建 筑混凝土结构技术规程》表3.7.7中商场及室内连廊环境的楼 盖竖向振动加速度限值线性插值可得出限值为0.1m/s\\从 各参考点结果可以看出，仅工况4时宴会厅区域节点4527的 竖向峰值加速度略大于规范要求，其他参考节点均低于限值, 并且考虑到多人完全同步行走的概率很低，因此，可认为一 般情况下可以满足规范中对楼盖舒适度的要求。5结论(1) 本项目的多功能酒店宴会厅是竖向自振频率小于 3Hz,并且一般使用功能下，峰值竖向加速度小于0.1m/s2,

能满足舒适度要求；表2各工况各参考点加速度响应

节点m/s24527142373411531923745734811512451275130(2) 可通过增加板厚，使其舒适度能满足表演者在舞台

区域表演时的舒适度要求，并且局部增加舞台区域板厚的改 善降低竖向峰值加速度的效率更高，更为经济；(3) 表演者在舞台区域表演时观众区域的舒适度可认为 仍能满足要求，当有更高的舒适度要求时，不应仅靠增加板 厚进行改善降低。工况10.0260.0240.0180.0230.0090.0060.0250.0270.023工况20.0910.0420.0360.0470.0180.0110.0810.0710.091一—————工况30.0370.0130.0120.0090.0050.0050.0130.0290.027一————工况40.1670.0750.0680.0420.0190.0230.0800.1410.124—工况5-1-100工况0.5200.5140.4170.3160.2730.2800.4850.5260.4361.1451.0400.9240.5560.5710.4620.2840.3150.2910.80.5660.4650.9430.8550.7610.5100.5500.4250.3440.35703390.4950.5170.4200.7140.6760.628参考文献[1] 高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ3—2010[S].[2] Minimizing Floor Vibration : ATC Design Guide 1[S].5-1-150工况5-1-200工况[3] 城市人行天桥与人行地道技术规范：CJJ 69—1995[S].[4] 陈阶亮.行人激励下人行天桥的振动舒适性研究[D].杭州：浙江大学，

5-1-250工况0.3780.4380.3510.3090.3590.2740.3700.3780.3390.6020.5710.5321.0310.9410.8372007.[5] ，黄瑞.大跨度舞台的舒适度评价与合理设计[J].甘肃科学学报，

5-2-150工况2011, 23 (3) : 57-60.[6] BECKER R. Research and development needs for better implementation of

5-2-200工况0.8330.7660.6860.6130.5880.5580.2580.2560.2030.1490.1320.1300.2470.2590.2150.5570.5090.453the performance concept in building[J]. Automation in Construction, 1999 (8) : 525-532.5-2-250工况[7] 傅学怡，曲家新，陈贤川，等•时程频谱结合分析方法对展望桥人行舒

适度的分析与控制[J]. 土木工程学报，2011, 44 (10)： 73-80.6-100工况[8] 王丽丽，孙国宁，李萌•人行天桥振动舒适度国内外研究现状[几四川

水泥，2016 (6) : 284.6-150工况0.2710.2820.2250.1410.1520.1430.2650.2740.2270.4560.4160.3770.2520.2690.2120.1690.1760.10.2350.2550.2120.3580.3390.3140.1920.2200.1780.1560.1780.1360.1850.1910.1710.2980.2830.2[9] 王曦，陆烽佳，高久旺•宁波奥体中心游泳馆大跨楼盖舒适度分析[J].

土木建筑工程信息技术，2016, 8 (5) : 30-34.6-200工况[10] 张涛，丁祝红，陆秀丽，等•上海崇明体育训练基地7#篮球馆大跨

度楼盖竖向振动舒适度分析卩]•建筑钢结构进展，2016, 18 (4)：

6-25022-27.[11] 黄瑞•大跨度舞台的动力分析及舒适度评价[JJ.兰州工业学院学报，

注：工況5-1-100~工况5-1-250指对应工况5-1时全层楼板庠度分别为

100,150,200,250 (mm):工況5-2-150-1 况5-1-250指对应工况5-2时舞台 楼板厚度分别为150,200,250 (mm):工况7-100-工况6-250指对应工況6

时舞台楼板厚度分别为全层楼板厚度分别为100, 150, 200, 250 (mm).2014, 21 (4) : 56-60.[12] 张恩辰•钢结构人行天桥的动力分析与舒适度评价[J].工程与建设，

2014, 28 (6) : 766-768.• 141 •