鋼桁架一砼樓屋蓋自振頻率計(jì)算方法的幾點(diǎn)思考

朱繼忠

[摘要]在一些體育類建筑中，當(dāng)樓面、屋面因功能要求常常采用鋼管桁架上鋪混凝土板結(jié)構(gòu)，在桁架結(jié)構(gòu)樓蓋舒適度分析時(shí)，考慮樓板剛度貢獻(xiàn)，其豎向自振頻率、樓蓋豎向振動(dòng)峰值加速度等結(jié)果會(huì)有一些有利影響。本文通過(guò)舉例進(jìn)行計(jì)算對(duì)比分析，闡述在考慮樓板貢獻(xiàn)時(shí)豎向自振頻率計(jì)算方法。

[關(guān)鍵詞]鋼桁架；砼樓蓋；豎向自振頻率

文章編號(hào)：2095 - 4085（2018） 08 - 0011 - 02

某案例中游泳館屋蓋，主跨34m，屋面為種植屋面+局部鋪磚上人屋面，屋面桁架中心矢高2. 3m，中心距2. 9m，桁架上下弦均采用雙鋼管，管距0.6m，上弦最大斷面為￠219×24，下弦最大截面為￠219×20，腹桿￠120 x10～￠140 x12。桁架上鋪1.0厚波高51mm的鍍鋅壓型鋼板+100厚C30現(xiàn)澆砼。屋面做法厚度均為500mm（圖1）。

本文采用三種不同計(jì)算方法分析屋蓋的自振頻率，分別為單榀桁架分析法，1.單榀桁架分析法，2.空間桁架+樓板單元分析法（表1）。

三種方法計(jì)算結(jié)果主要結(jié)果如下：

結(jié)果分析如下。

1.自振頻率值：分析法1<分析法2<分析法

3，分析法1。

2.分析法1因未考慮樓蓋貢獻(xiàn)，其得出的自振頻率值最低。

3.分析法2考慮了樓板的剛度貢獻(xiàn)，上弦管如圖2所示，采用了截面設(shè)計(jì)器進(jìn)行定義，雖然截面幾何中心與下弦中心間的距離也為2. 3m，模型中實(shí)際鋼管中心及樓板均低于實(shí)際設(shè)計(jì)位置，其計(jì)算出來(lái)的自振頻率居中，也低于實(shí)際值。

4.分析法3中采用的模型，其中鋼管及樓板最接近于實(shí)際設(shè)計(jì)位置，計(jì)算出來(lái)的自振頻率最高，相對(duì)于不考慮樓板剛度貢獻(xiàn)的結(jié)果高出15%左右。該模型的成立的關(guān)鍵點(diǎn)就是必須保證砼樓板與桁架上弦能夠共同工作、協(xié)調(diào)變形。實(shí)際設(shè)計(jì)中由于樓板與鋼管上弦采用栓釘連接，根據(jù)計(jì)算，通過(guò)調(diào)整栓釘直徑及間距，滿足兩者之間的協(xié)調(diào)變形不難做到。

注l：雖然本案例中桁架自振頻率仍低于規(guī)范對(duì)“大跨度樓蓋的自振頻率不宜3Hz”的要求，但本案例屋頂主要為種植土屋面配少量人行鋪裝屋面，本身屋面較重，屋面活動(dòng)人員數(shù)量有限，固本項(xiàng)目不需作進(jìn)一步的人行激勵(lì)荷載下的樓蓋豎向振動(dòng)加速度分析。

綜上所述，在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，計(jì)算豎向自振頻率時(shí)宜盡量采用有樓板剛度貢獻(xiàn)的計(jì)算方法，其得出的結(jié)果更趨于實(shí)際，對(duì)于需要進(jìn)一步豎向振動(dòng)分析及配置減振系統(tǒng)項(xiàng)目，豎向自振頻率是一個(gè)比較關(guān)鍵的中間參數(shù)。

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