樓蓋振動加速度計算公式引發的吐槽

2021-03-01 JIE構生活

《高規》附錄A給出了樓蓋結構豎向振動加速度的簡化計算公式。

其中,有個參數叫做樓蓋結構的阻抗有效重量。計算過程如下:

這裡面有個分布寬度的參數B,你會發現,這個寬度和實際寬度沒關係,它等於梁跨度的1.0倍或者2.0倍。

 

這裡的邏輯和我們的常識不符,前段時間,有人諮詢我這個問題。今天就來捋一捋這個事兒。

 

如果在網上搜索,很容易找到這篇文章《關於樓蓋結構舒適度簡化計算方法的應用》,程彩霞,汪明,盧理傑,山西建築,2014.

這篇文章給出一個算例。一個單跨連廊,主向中間跨度為23.55m,兩側懸挑分別為9.6m和9.05m;次梁跨度(即寬度)為2m。

計算分布寬度B時,它採用了B=2.0L,對兩側懸挑,L取為兩倍的懸挑長度(分別為19.2和18.1m),中跨取為實際跨度23.55m。

 

最終計算出的豎向振動加速度為0.003~0.005m/s2,遠小於限值0.15m/2。這麼小的加速度,與經驗偏離較大。

 

回想整個計算過程,B按2.0L來取(分別為38.4m、47.1m、36.2m),遠大於實際寬度2.0m。連廊的實際重量遠沒有計算得大,即使B按1.0L取,也是遠大於實際。

 

我們不禁懷疑,這個L究竟該怎麼取?如果按次梁跨度呢?這才是板跨呀?如果按次梁跨度來取,對兩側懸挑,B=1.0L=2m;對中跨,B=2.0L=4m;按此計算,對應的振動加速度約放大150倍(2X23.5X23.5/(2X2X2)),約為0.6m/s2,遠大於限值。

 

究竟是怎麼回事?

 

我們想起,2014年一注考試,有道題目,具體如下:

按照這道題目,L取為橋跨度,B取為實際寬度,和L沒啥關係。

 

如果按照實際長寬來取值,上面論文中案例計算的加速度約為0.08m/s2,倒是與經驗值接近。

 

對此問題,我們看看老朱還有沒有更詳細的解釋。翻開老朱的四大寶典之《高規詳解》,老朱給出了兩個算例。

在這兩個案例中,老朱均是按實際的長寬來取值。在《高規詳解》中,有簡要說明,並明確「如果計算的B值大於樓蓋實際寬度,B應取樓蓋的實際寬度」。

雖然說,老朱的觀點具有一定參考性,看起來,也比較接近實際(但限值0.06m/s2 是啥情況?),但畢竟與規範規定出入較大,究竟有沒有依據呢?

 

我們又查了這個文獻,Steel DesignSeries:Floor Vibrations Due to Human Activity(懂行的人,應該知道這個文獻的分量)。

這篇文獻提到,「對邊界條件為簡支的人行橋,W直接取為人行橋的重量」。也就是說,L和B取實際的長寬。這個說法可以部分支持老朱的觀點。

 

但對一般的梁板式樓蓋,計算相對複雜,不僅考慮樓蓋連續性影響係數(1.0或2.0),還考慮混凝土與鋼的彈模換算(組合結構,混凝土彈模放大35%),以及變形組合效應等。值得注意的是,文獻提到:「計算的有效寬度B不應大於2/3倍的樓蓋寬度」。

 

最後,我們又找到了《建築結構振動舒適度技術規範》(意見稿)。這裡面有相對明確的內容。

上面給出的是終極解釋嗎?

 

如果套用在人行橋的計算上,L取為橋寬,B=2.0L(小於2/3橋長),W=1.5XFjkX2.0XLXL(L為橋寬);假設橋的長寬比為n,則計算的W約為實際人行橋重量的n/3。如果按這個算法,上面幾個案例計算的全都不對。

 

你會發現,這個問題又拐回去了…

 

哎,這麼簡單的問題,我們還是直接用軟體算好了。如果大神對上述過程有其它見解,歡迎討論。


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