摘要：大跨度楼盖竖向振动舒适度的设计和分析方法也开始受到人们的广泛关注。本文主要针对大跨度楼盖竖向振动的舒适度问题进行分析，同时对国内外的设计规范与控制标准中存在的问题和将来的研究方向等方面进行总结。
关键词：大跨度楼盖；振动舒适度；设计标准
前言
伴随着结构理论分析的不断完善、施工技术的不断提升和新型的高强轻质材料的广泛应用， 预应力混凝土及其与普通钢混凝土组合所构成的楼盖形式在很多的建筑中被广泛的使用，因为结构分析与设计技术的和施工技术上的快速发展，再加上新的高强轻质材料的逐渐推行使用、楼盖结构在外界作用下，比如人行走或者是机械振动的情况下，若其产生的频率与结构的固有频率达到一定的耦合度，则结构会出现非常显著的动力响应，这些动力响应会对给人们的工作休息和身体的健康产生非常严重的影响，最后造成建筑物中的人会感知到不舒适，很大程度的影响了建筑的使用功能。
因为大跨度楼盖的阻尼比较小，同时其的柔性非常大，基频也比较低，在人的活动与其他动力作用下会出现一种竖向的振动也被我们称作是楼盖的震动，这种震动超出一定限度的话就会让使用者产生一种不安并且恐慌的心理。对于医院和实验室等建筑，比较大的楼盖振动可能会造成一些精密仪器设备没有办法进行正常的工作。建成结构的楼盖系统如果出现舒适度的问题，那么在事后进行修补的时候所需要的技术难度就会非常的高，并且消耗的成本也很大。为此，本文首先对大跨度楼盖振动舒适度问题进行简述，同时对于国内和国外的一些大跨度的楼盖竖向振动舒适度控制标准和设计方法的研究，探讨了存在的问题和日后研究的方向。
一、设计中的问题
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010（本文后简称为《高规》）中的第3.7.7条的有条纹中提到：“关于钢筋混凝土楼盖结构和钢混凝土组合楼盖结构（不包括轻钢楼盖结构），通常的情况之下，楼盖结构的竖向频率不应该低于3Hz，以此对结构能够有着最适和的舒适度给予保障，减少在跳跃的时候周围的人群出现不舒适的感觉。楼盖结构竖向振动加速度不但和楼盖结构的竖向频率有着直接的关系，同时还和建筑使用功能与人员的起立和行走还有跳跃所产生的振动刺激有很大的关系。通常住宅和办公以及商业建筑楼盖结构的竖向频率在低于3Hz的时候，应该对竖向振动的加速度进行验算”。《高规》里的附录A还对楼盖结构竖向振动加速度进行计算的方法给出了解释。其中A.0.1条有建议：“楼盖结构的竖向振动加速度应该选择时程分析方法计算”；A.0.2、A.0.3条给出了在目前已经了解的楼盖结构竖向自振频率的前提下去对人行走所引发的楼盖振动峰值加速度的简化方法进行计算。《混凝土规范》3.4.6条中只是列出了自振频率的限值，《组合楼板设计与施工规范》中的4.2.4条还指出了自振频率与加速度峰值的限定值，可是这两本规范中对于自振频率的具体计算方法都没有给出一个非常明确的只是。
因为我们以前所使用的结构设计只是对楼盖结构的承载力和挠度与裂缝去进行计算，而对其振动的特性则没有太多的关注，所以设计人员在进行楼盖舒适度设计的时候通常会出现遇到以下几种困难：（1）《高规》和《混凝土规范》与《组合楼板设计与施工规范》都没有总结出楼盖结构竖向自振频率的计算方式，设计人员一般都是按照《多层厂房楼盖抗微振设计规范》GB 50190-93去进行计算的，但是使用的楼盖结构形式还比较有局限性；（2）使用《高规》A.0.2与A.0.3条计算峰值加速度的时候，楼盖结构阻抗有效重量ω不是很好进行确定，尤其是对于楼盖的结构形式非常复杂的状况；（3）《高规》A.0.2和A.0.3条的简化计算方法只是对于普通的住宅和办公以及商场的人行走引发的振动，并不适合去计算舞厅或者是健身房等有节奏运动引发的楼板振动；（4）按照《高规》A.0.1条的建议选择时程分析方法计算的时候，《高规》没有明确需要使用的激励荷载。
二、SLABFIT软件简介
SLABFIT是PKPM系列软件中一个旨在为用户提供楼板舒适度分析的专业模块。利用该模块，结构设计人员可以对复杂楼板结构进行自振模态分析和动力学时程分析。SLABFIT模块接力PKPM系列软件中的PMCAD模块进行计算，以单层楼面结构作为分析对象，基本思路为：选取PMCAD中的一个楼层作为分析模型，将与楼板相连的墙、柱简化为弹性支座，对楼板施加动力荷载（包括固定荷载和移动荷载），计算楼板的自振模态和动力学时程响应，根据第一自振频率和最大加速度响应来判断楼板是否满足规范给定的舒适度要求。其功能主要包括如下几点：从PMCAD中读取楼板模型，将与楼板相连的墙、柱、支撑等构件自动转换为等效弹簧约束；选择全层楼盖或者楼盖的部分区域作为分析对象；给楼盖的目标区域施加动力学荷载，包括固定时程荷载和移动时程荷载；对楼盖结构进行模态分析，计算其自振频率和振型；对楼盖结构进行动力学时程分析，提供两种方法：模态叠加法和直接法；显示楼盖的自振频率和振型图；显示楼盖结构的最大加速度包络图；显示楼盖结构最大加速度位置对应的加速度时程曲线。目前，SLABFIT还没有“动力荷载库”，施加在楼板上的动力荷载需用户输入。
5. 计算中应注意的问题
与结构设计中常规的强度、变形计算相比，验算楼板舒适度时还需着重注意以下几个方面。
1.不利振动点的选取
楼板的面积较大，不可能对每点均进行舒适度计算分析，通常根据结构平面布置的情况，选取几个不利振动点进行计算分析。一般，板跨度小于次梁跨度的0.4倍时，可以不考虑板变形的影响，不利振动点可选择次梁最大挠度处。根据大量的工程经验，连续楼板中间位置的振动较大，靠近楼板边界的位置，一般有柱、墙等竖向构件，边梁等构件刚度也较大，振动较小。在高层建筑结构中，筒中筒的结构体系比较常见，在内外筒之间的角部，当梁刚度较小时，需要考虑此处楼板的振动舒适度问题。
2.有效活荷载
计算需考虑有效活荷载，对正常使用状态的活荷载予以折减。有效活荷载不同于结构设计的活荷载设计值，数值要小很多。有效活荷载的取值直接影响楼板结构的自振频率，并进而影响楼板振动的加速度响应，因此需要慎重取用，取值可参考《高规》A.0.3条。
3.动弹性模量
动力荷载作用下，混凝土的弹性模量要大于静荷载作用时的弹性模量，因此在计算中，对于钢—混凝土组合楼板和混凝土楼板，混凝土的弹性模量可分别放大1.35和1.2倍。
结束语
本文介绍了我国结构设计规范中对楼盖结构舒适度的控制指标，分析了结构设计工作中存在的问题，基于PKPM系列软件的SLABFIT模块，介绍了楼盖结构控制时需要注意的问题。
结束语
总的来讲，在建筑的楼板中，跨度比较大的楼板本身的振动出现的舒适性会直接的对结构整体的振型与自振的频率造成干扰，在进行设计的时候技术人员需要对大跨度楼板自身振动舒适度的问题进行研究，并且对所关系到的问题进行总结，以此提升我国高层建筑中楼板振动舒适度的设计质量和水平。
参考文献
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[2]谢伟平，洪文林，李霆.某体育馆楼板振动舒适度研究[J].噪声与振动控制.2010，06（10）：61-62.