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高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价.pdf

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1、Vol.44 No.3Mar.2024第 44 卷 第 3 期2024 年 3 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期:2023-05-05基金项目:江苏省现代农业产业单项技术研发项目(CX213049)。第一作者:张栋(),硕士研究生。通信作者:王正(),正高级实验师,博士。引文格式:张栋,张一凡,何宇航,等.高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价 J.中南林业科技大学学报,2024,44(3):167-178.ZHANG D,ZHANG Y F

2、,HE Y H,et al.Modal test and vibration comfort analysis of high-rise glulam building floor structureJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2024,44(3):167-178.高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及 振动舒适性评价张 栋,张一凡,何宇航,王 正(南京林业大学 材料科学与工程学院,江苏 南京 210037)摘 要:【目的】为了更好地满足高层胶合木建筑楼盖结构的住户居住舒适性等客观要求,提出对其合理评价及减

3、振措施与方法。【方法】本文利用瞬态激励法、环境激励法和频谱识别法分别对同一栋 6 层胶合木结构建筑的 A,B,C 三个不同尺寸房屋进行试验模态现场测试研究,对 C 房间楼盖频谱识别法测试的振动特性进行有限元分析,评价了该胶合木结构建筑楼盖的动力特性和整体振动舒适性。【结果】研究结果表明,A 房间楼盖结构的一阶弯曲频率为 27.50 Hz,横向二阶弯曲频率为 34.75 Hz,纵向二阶弯曲频率为 53.25 Hz,一阶扭转频率为 56.25 Hz。该房间楼盖底部的加强筋木横梁增大了楼盖结构的横向刚度,但并未抵消纵向排列的胶合木楼盖所导致的各向异性,其楼盖整体的纵向刚度大于横向刚度;A、B、C 三

4、个房间楼盖结构的基频值分别为 27.5、13 和 18 Hz,均符合自振频率与跨度的关系式要求,频谱识别法与有限元计算模态分析得到的 C 房间一阶固有频率非常相符。【结论】胶合木建筑楼盖结构的木横梁起加强其整体刚性作用,并提高了其居住舒适度。由于木质楼板的各向异性,在其宽度方向上设置加强筋木梁尤其重要。该胶合木建筑楼盖整体上满足建筑固有频率规定的舒适度水平要求,瞬态激励和环境激励方式下的试验模态法、频谱识别法,能够有效应用于木建筑楼盖舒适度的测试,具有现实可靠性。关键词:高层胶合木建筑;楼盖结构;模态试验;动力特性;振动舒适度中图分类号:S781.8 文献标志码:A 文章编号:1673-923

5、X(2024)03-0167-12Modal test and vibration comfort analysis of high-rise glulam building floor structureZHANG Dong,ZHANG Yifan,HE Yuhang,WANG Zheng(College of Materials Science and Engineering,Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,Jiangsu,China)Abstract:【Objective】To better meet the objective re

6、quirements of the living comfort of the residents of the high-rise glulam building floor structure,it is hoped to put forward reasonable use and vibration reduction measures and methods.【Method】In this paper,the transient excitation,environmental excitation and frequency spectrum identification meth

7、ods were used to carry out experimental modal test in-site on the three different sizes rooms numbered A,B and C of the same 6-storey glulam structural building,and the finite element analysis was carried out on the vibration characteristics of the floor of room C tested by spectrum recognition meth

8、od.The dynamic characteristics and overall vibration comfort of the glulam building floor are evaluated.【Result】The research results showed that the first-order bending frequency of the floor structure of room A was 27.50 Hz,the transverse second-order bending frequency was 34.75 Hz,the longitudinal

9、 second-order bending frequency was 53.25 Hz,and the first-order torsional frequency was 56.25 Hz.The stiffened wood beams at the bottom of the floor of room A increased the transverse stiffness of the floor structure,but did not offset the anisotropy caused by the longitudinally installed glulam fl

10、oors,and the overall longitudinal stiffness of the floor was larger than the transverse stiffness.The fundamental frequency values of the floor structures of the three rooms numbered A,B,and C were 27.5,13 and 18 Hz,respectively.They all met the requirements of the relationship between natural frequ

11、ency and span.The frequency spectrum identification method was in good agreement with the first-order natural frequency of room C obtained by finite element modal analysis.【Conclusion】The wooden beams of glued-wood building floor structure play a role in strengthening its overall rigidity and improv

12、ing the living comfort.Because of the anisotropy of wooden floor,it is particularly important to set up reinforced wooden beams in its Doi:10.14067/ki.1673-923x.2024.03.017张 栋,等:高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价168第 3 期胶合木结构建筑体系作为重型木结构的重要组成部分,与传统钢筋混凝土、砖混建筑结构相比,具有低碳环保和保温性能好等优点。凭借其出色的承载能力,胶合木在现代木结构建筑体系中的用途非常广泛,

13、其克服了轻型木结构建筑高度限制的缺陷,可完全代替传统钢筋混凝土和砖混结构,亦可与钢筋混凝土等混合使用并应用1。随着人们生活水平的日益提升,越来越多的人对建筑振动、隔声与吸声、保温等舒适度提出了更高要求。高层木结构建筑,特别是随着建筑层数的不断增多,其楼盖振动与隔声等问题将面临更大的挑战2。在振动对人体的影响因素中,其振动频率起主要作用。木结构建筑中,楼盖、屋架和墙体为 3 个主要结构系统。其中,楼盖是唯一与居住者有不断身体接触的系统。通常情况下,楼盖振动主要由持续振动和瞬时振动引起3。楼盖的持续振动由人的重复活动所导致。当该周期性荷载与其结构固有频率耦合时,将导致结构的共振现象4。楼盖结构的瞬

14、时振动由非持续荷载所导致,如人的行走或落体冲击,其与结构体系固有的阻尼特性成比例衰减。因此,对楼盖振动的控制关系到建筑整体的适用性。木建筑楼盖结构的振动特性受其刚度、质量、阻尼和楼盖两向运动因素的影响。然而,由于房屋建筑发展趋势是更好地发挥材料效能、更多地减轻重量,其结果常导致建筑的柔度更大而阻尼更小,使楼盖振动的适用性问题变得越来越重要。通常情况下,尽管木建筑楼盖结构系统满足传统均布载荷下挠度标准,使得木建筑楼盖结构内在的静刚度值足以获其满意的振动性能。但是,当其在受到冲击振动时,由于在人的活动等外界动载荷的激励作用下,较易产生显著的结构动力响应。虽然此类动力响应不足以危及建筑结构的使用安全

15、,但是常常带给人们不舒适感,易影响工作环境质量,降低工作效率5。因此,注重研究建筑楼盖结构的振动性能尤为重要。为了更好地满足高层胶合木建筑楼盖结构的住户居住舒适性等客观要求,本研究利用瞬态激励法、环境激励法和频谱识别法分别对同一栋 6层胶合木结构建筑的 A,B,C 三个不同尺寸房间进行试验模态现场测试与分析6,以评价胶合木结构建筑楼盖的动力特性和整体振动舒适性,同时提出合理的使用及减振措施与方法。1 材料与方法1.1 测试对象本研究针对山东鼎驰木业集团研发中心装配式胶合木结构建筑 A,B,C 房间的楼盖结构开展其动力特性研究。其建筑的主要研究对象情况如表 1 所示。width directio

16、n.It can be determined that the glulam building floor overall meets the comfort level requirements specified by the natural frequency of the building.The experimental modal method and frequency spectrum identification method under transient excitation and environmental excitation can be effectively

17、applied to the comfort test of wooden building floors,which has realistic reliability.Keywords:high-rise glulam building;floor structure;modal test;dynamic characteristics;vibration comfort表 1 建筑的主要研究对象情况一览Table 1 The main research object of architecture房间名称Room name房间位置Room location楼盖规格(长 宽 厚)Floor

18、 specification(lengthwidththickness)/mmA 房间 Room A四楼东北角处办公室4 7004 250185B 房间 Room B四楼西侧会议室9 9007 400185C 房间 Room C四楼东侧会议大厅14 80011 000185表 1 中,A、B、C 三个房间与大楼其他房间的主要楼盖结构相同,其不同点为楼盖下方的加强筋木梁的数量和位置布置。A、B、C 房间的楼盖示意图如图 1 所示;结构示意图如图 2 所示。1.2 测试仪器CRAS 振动及动态信号采集分析系统 1 套,主要包括:AZ408 振动信号采集箱 1 台、配套的模态分析软件 MaCras

19、和信号与系统分析软件SsCras,由南京安正软件工程有限公司制造;CA-YD-109B 加速度计 1 只,灵敏度为 2.683 PC/(ms2),测量范围为 0 20 000 Hz,由江苏联能电子技术有限公司制造;941B 拾振器 2 只,其尺寸为636380 mm,质量为 1 kg,中国地震局工程169中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷力学研究所制造。其灵敏度参数如表 2 所示;JF-LC-1003 力锤 1 套,灵敏度为 2.07 mV/kN,测量范围为 0 30 kN,锤头质量 350 g,锤柄长度 280 mm,橡胶缓冲头质量 69.1 g,由扬州巨丰科技有限公司制造;

20、橡胶锤 1 把(1 kg)等。1.3 测试原理模态是机械及结构的固有振动特性,每一阶模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。试验模态分析,即通过试验采集系统输入与输出信号经过参数识别获得结构的模态参数。图 1 胶合木建筑楼盖示意图Fig.1 Schematic diagram of GLT building floor图 2 三种房间楼盖结构示意图Fig.2 Schematic diagram of the floor structure of three rooms表 2 941B 型拾振器灵敏度因子一览Table 2 List of sensitivity factors of type

21、 941B vibration pickup编号 No.档位 Gear position1加速度灵敏度 Sa Acceleration sensitivity Sa/(Vs2m-1)2小速度灵敏度 Sv1Small velocity sensitivity Sv1/(Vsm-1)3中速度灵敏度 Sv2Medium velocity sensitivity Sv2/(Vsm-1)4大速度灵敏度 Sv3High velocity sensitivity Sv3/(Vsm-1)V190130.302 122.045 32.199 70.662 4V190140.316 722.554 52.356

22、00.672 6A 房间楼盖的模态试验采用锤击法,即加速度计固定响应,力传感器跑点激励的方式;B 房间楼盖的模态试验采用环境激励法,即两台速度计分别固定跑点,环境激励采集信号。经网格划分、参数初步估计、曲线拟合、测量方向处理、约束方程处理、模态振型归一与振型拟合等过程,得到整体楼盖结构的振型及其模态参数。C 房间楼盖采用频谱识别法,橡胶锤激励采集数据,记录该楼盖结构的一阶固有频率。2 研究方法2.1 A 房间楼盖模态试验A 房间的胶合木柱和胶合木梁平面布置张 栋,等:高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价170第 3 期图 如 图 3 所 示,将 楼 盖 进 行 67 网 格 划 分(

23、600 mm700 mm),测量节点数为 49,见图 4;本模态试验测试系统框图如图 5 所示。本模态试验采用测量点固定和激励点移动的采集方式,见图 6。图 3 A 房间平面布置图Fig.3 Layout plan of room A图 4 A 房间网格划分图Fig.4 Grid division diagram of room A图 5 试验模态分析的测试系统框图Fig.5 Test system block diagram for test modal analysis171中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷图 6 A 房间楼盖结构的振动模态测试现场Fig.6 Vibrat

24、ion modal test site of the floor structure of room A测量时,选择触发方式为负触发,触发通道为力锤通道,以防止人为走动时对 A 房间模态测量工作的误触发。其主要测试过程为:首先,按图 6 进行测试系统连接,将加速度计置于 16 号测点。其次,建立几何模型并设置参数后,用力锤敲击测点进行示波。再次,通过力锤依次敲击各测点,采集相应数据。图 7 和图 8 分别为模态软件参数识别处理和模态振型正交性检验图。2.2 B 房间楼盖模态试验仪器连接如图 5 所示。B 房间的胶合木柱和胶合木梁平面布置图如图 9 所示。对 B 房间楼盖进行网格划分。楼盖四周预

25、留一部分空间便于操作,为使振型显示更加清晰可观。将 B 房间楼盖划分为 810 格,每格尺寸为 900 mm900 mm,共 99 个测点,见图 10。图 7 参数识别处理Fig.7 Parameter identification processing图 8 模态振型正交性检验Fig.8 Mode shape orthogonality test图 9 B 房间平面布置图Fig.9 Layout plan of room B张 栋,等:高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价172第 3 期B 房间模态试验利用 MaCras 软件进行双通道采集。测试时选取参考点为 50 号测点(B 房

26、间的楼盖中心点)。测量时,触发方式为自由运行。其试验过程:首先,连接仪器、速度计和计算机。其次,建立几何模型并设置参数后,示波。再次,确保楼盖附近无人走动及其他明显的振源影响,采集数据,依次测试各测点。2.3 C 房间楼盖模态试验仪器连接如图 5 所示。C 房间的胶合木柱和胶合木梁平面布置图如图 11 所示,将 C 房间楼盖划分为 68 格,每格尺寸为 1 733 mm1 800 mm,共 63 个测点,见图 12。C 房间楼盖结构的一阶固有频率利用 SsCras软件进行单通道采集测得。选取有代表性测点 5,17,21,32,34,42,47,63,共 8 个,分别进行激励与拾振,共测试 56

27、 组数据。其主要试验过程:首先,连接仪器、加速度计和计算机。其次,设置参数,用橡胶锤敲击测点进行示波。再次,依次敲击各测点,采集数据,通过频谱识别该楼盖结构的一阶固有频率。图 10 B 房间网格划分图Fig.10 Grid division diagram of room B图 11 C 房间平面布置图Fig.11 Layout plan of room C173中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷3 结果与分析3.1 楼盖动力特性分析对 A 房间楼盖的测试结果进行初步估计,分析楼盖振型可获得较好的 z 向一阶弯曲、二阶弯曲与一阶扭转振型。其中:一阶弯曲频率为 27.50 Hz,

28、横向二阶弯曲频率为 34.75 Hz,纵向二阶弯曲频率为 53.25 Hz,一阶扭转频率为 56.25 Hz,如图 13 所示。图 12 C 房间网格划分图Fig.12 Grid division diagram of room C图 13 A 房间的测试振型与模态参数Fig.13 Test mode shapes and modal parameters of room A张 栋,等:高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价174第 3 期该楼盖的横向二阶弯曲频率比纵向二阶弯曲频率低。置于在楼盖底部的加强筋横梁增大了胶合木楼盖的横向刚度,但是并没有抵消纵向排列的楼盖所导致的各向异性。换

29、言之,由于加强筋横梁与楼盖的连接刚度不够,导致楼盖整体的纵向刚度大于横向刚度。纵向二阶弯曲频率与一阶扭转频率在数值上非常接近,RMS 线性谱所示共振曲线峰亦有部分重合,通过模态试验可将其区分开来。令人感兴趣的是一阶扭转振型中,横向节线在中线位置,同时也在加强筋木横梁的竖向平面内。而纵向节线不在其中线位置,而是偏移窗侧一个网格,振型节线与胶合木楼盖缝隙重合,使其一扭振型纵向节线的“错位”偏移所致。对 B 房间模态试验测试结果进行初步估计,获得其楼盖结构的一阶固有频率为 13 Hz,其振型及模态参数如图 14 所示。由于 B 房间楼盖 Y 向 8-96 测点下方存在 1 根粗壮的加强筋横梁,见图

30、2,其束缚了楼盖的振动,在振型图上可清晰识别之。C 房间楼盖结构不同测点的一阶固有频率测试结果,如表 3 所示。图 14 B 房间楼盖结构的一阶固有频率振型Fig.14 The first-order natural frequency mode shape of the floor structure of room B表 3 C 房间楼盖结构不同测点的一阶固有频率测试结果 Table 3 The first-order natural frequency test results of different measuring points of the floor structure of

31、 room C Hz频率Frequency加速度计放置点 Accelerometer placement point5 号点Point 517 号点Point 1721 号点Point 2132 号点Point 3234 号点Point 3442 号点Point 4247 号点Point 4763 号点Point 63敲击点Knock point5 号点 Point 524.0019.0018.7520.7519.5018.0019.2517 号点 Point 1724.0019.0025.0023.5020.5018.7523.2521 号点 Point 2118.5020.5019.002

32、0.7518.2518.7519.0032 号点 Point 3219.5022.5018.7546.7518.0018.5019.0034 号点 Point 3419.0023.5019.2519.0018.7518.5020.5042 号点 Point 4219.5020.7519.0019.0018.5018.2528.2547 号点 Point 4719.5022.2519.0018.5019.0018.5019.0063 号点 Point 6319.7522.0019.0019.0039.0028.2518.50表 3 中,当加速度计拾振位置为 42 号点,敲击点为 32 号点时所得

33、的基频 18 Hz 为最小值,可认定为 C 房间楼盖结构的一阶固有频率为 18 Hz。3.2 楼盖有限元计算模态分析瞬态激励和环境激励下的试验模态法已经被证明,其能够有效地应用于楼盖振动特性试验以及舒适度试验7-8。本章节对 C 房间楼盖频谱识别法测试的振动特性进行有限元分析,评判其适用性。使用 ANSYS 2022a 进行楼盖建模,根据楼盖各构件特性进行材料弹性常数的赋予9-12,见表 4。楼盖下方的梁柱采用刚性连接,胶合木内梁与胶合木楼板之间被假定为无分离连接,石塑地板与OSB之间被假定为摩擦连接。固定胶合木柱底端,对胶合木楼盖网格划分后,求解并提取振型。结果如表 5 和图 15 所示。表

34、 4 材料弹性常数参数一览Table 4 List of material elasticity constant parameters材料Material密度 Density/(kgm-3)Ex/GPaEy/GPaEz/GPaxyxzyzGxy/GPaGxz/GPaGyz/GPa胶合木 Glulam5599.600.300.300.450.370.300.610.760.01SPF4209.000.300.300.320.350.380.560.560.06OSB6146.402.702.700.230.120.332.500.750.77实塑地板 Solid plastic floor1

35、3803.003.003.000.300.300.301.151.151.15175中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷如表 5 所示,C 房间的前 10 阶计算模态频率相对比较集中,这与频谱识别法实测结果相符。楼盖的计算模态一阶阵型图如图 15 所示。由于多根加强肋木梁的影响,楼盖楼面层的振型较为复杂,使得区分各阶模态振型的难度增加;又其房间楼盖尺寸较大,使用试验模态法难以实现有效激励。本文提出的频谱识别法与有限元计算模态分析得到的一阶固有频率非常相符,其作为大尺寸多肋胶合木楼盖的一阶固有频率识别方法,具有现实可靠性。表 5 C 房间楼盖计算模态前 10 阶频率Table 5

36、Calculated modal first 10 order frequencies for room C floor Hz阶数 Order频率 Frequency118.699219.091319.956422.483523.205624.705726.173826.317926.4601026.594图 15 C 房间楼盖计算模态一阶频率振型图Fig.15 First order frequency vibration diagram of the floor of room C3.3 楼盖舒适度分析由表 6 得知,对于同一幢高层胶合木建筑大楼,更大的楼盖平面尺寸和跨度,可使其楼盖更轻、

37、更柔,从而降低了一阶固有频率值。这些建筑物结构在机械和人的活动作用下易产生较明显的振动响应。A 房间楼盖的刚度最大,一阶固有频率亦最大。B 房间楼盖有 2 根加强横梁和 1 根纵梁加强筋,其相对跨度最大。C 房间的楼盖上有 6根横向和 2 根纵向加强筋(胶合木梁),错综复杂,其相对跨度仅次于 A 房间,这也是 C 房间模态测试结果不理想的重要原因。由测试结果显示,加强筋木梁能直接影响楼盖结构的振动舒适性。表 6 不同房间楼盖一阶固有频率测试值木Table 6 Test values of first-order natural frequency of floors in different

38、rooms Hz房间号Room number楼盖一阶固有频率First natural frequency of floorA27.5B13.0C18.0在欧洲国家,EN 1995-1-113已被广泛用于木楼盖的设计,EN 1995-1-1 中规定住宅建筑楼盖基频 f(1)必须大于 8 Hz,当不满足时,其楼盖需根据专项调查另行设计。Zhang 等14收集了法国、芬兰、澳大利亚等 13 个欧洲国家的 EN 1995-1-1的附件,大多数国家都采用了 EN 1995-1-1 中规定的 8 Hz 限值,芬兰将频率限制提高到 9 Hz,A、B、C 三个房间的基频均满足该标准的基频要求。在北美地区,加

39、拿大国家建筑法规建议会堂、健身房及类似建筑的楼盖固有频率不应小于 5 Hz15,加拿大标准委员会和 Murray 则提出商业环境下,建筑楼盖系统的固有频率应大于 8 Hz,从而使行走激励造成的共振程度达到最小化16。由于我国现代木结构建筑发展起步较晚,其相应的标准相对国外也滞后。目前木结构设计规范(GB 500052017)17、装配式木结构建筑技术标准(GB/T 512332016)18中,均未涉及楼盖振动内容。多高层木结构建筑技术标准(GB/T 512262017)19虽对振动舒适度有提出要求,但未明确给出关于频率的控制条文,还缺少定量控制指标体系。2020 年实施的建筑楼盖结构振动舒适度

40、技术标准(JGJ/T 4412019)20中要求以行走激励为主的楼盖结构,第一阶竖向自振频率不宜低于 3 Hz。Toratti 等21提出了挠度和自振频率相结合的控制方法,为避开人类易感知的频率范围,木楼盖结构的基本固有频率需要大于 10 Hz,学者Weckendorf22提出未添加活荷载的楼板的基本固有频率 f(1)8 Hz,A、B、C 三个房间均满足基本固有频率的要求;学者 Dolan23建议有人和无人居住楼盖的基本固有频率,分别限定在 14 Hz 和15 Hz,A、C 两个房间的楼盖一阶固有频率高于限定值,仅 B 房间的楼盖一阶固有频率为 13 Hz,略低于此限定值;依照学者 Ellin

41、gwood24的建议,楼盖的固有频率 f/Hz 和跨度 L/m 应满足要求式:A 房间:242427.5 Hz11.07 Hz4.7fL=。张 栋,等:高层胶合木建筑楼盖结构模态试验及振动舒适性评价176第 3 期B 房间:242413 Hz7.63 Hz9.9fL=。C 房间:242418 Hz6.24 Hz14.8fL=。根据不同标准的规定和现阶段的研究成果,该胶合木建筑楼盖总体上符合固有频率的要求。木材相对于钢材和混凝土,具有非常强的延性,因此,相应的木结构建筑刚性一般较差25-27。A房间和 C 房间楼盖的一阶固有频率满足 15 Hz 的最高要求。B 房间楼盖的一阶固有频率稍低,但其依

42、然满足大部分的标准要求。综合实际,人体基本不受此楼盖振动带来的不适影响。对于国内第一栋高层木结构办公建筑,此楼盖振动特性设计符合专业要求。一般认为,自振频率在 10 Hz 以上的木楼盖为轻质楼盖易产生振动,其设计应着重于对楼盖系统刚度和质量的控制,质量变化可直接改变楼盖结构的振动特性28-29。值得一提的是,文中所测 C 房间楼盖一阶固有频率为摆放办公用桌椅等物品条件下的测试结果,而 A 房间和 B 房间楼盖为空载状态。实际使用状态下,楼盖整体质量上升,楼盖自振频率下降,将可能影响振动舒适度30。对此,建议 B 房间楼盖需加固连接点或增加加强筋(木横梁),以抵消这种作用。4 结论与讨论4.1

43、结 论本文用瞬态激励和环境激励下的试验模态法对 A、B 房间进行试验模态现场测试,对 C 房间楼盖频谱识别法测试的振动特性进行有限元分析,评判频谱识别法对木建筑楼盖舒适度的测试适用性,其主要结论如下:1)胶合木建筑楼盖结构的木横梁(加强筋)起加强其整体刚性作用,提高了居住舒适度。由于木质楼板的各向异性,在其宽度方向上设置加强筋木梁尤其重要。2)实测胶合木建筑 3 种不同尺寸、不同位置的房间楼盖结构的基频值,均符合自振频率与跨度的关系式要求。该胶合木建筑楼盖整体上满足建筑固有频率规定的舒适度水平要求。3)瞬态激励和环境激励方式下的试验模态法、频谱识别法,能够有效应用于木建筑楼盖舒适度的测试,具有

44、现实可靠性,值得广泛推荐使用。4.2 讨 论建筑的使用特性决定了其必须具有实用价值和适用性。经过多年的研究与发展,现代木结构楼盖振动舒适性的研究对象涵盖了多种常用现代木结构楼盖类型,如胶合木建筑楼盖;研究方法包括现场试验和有限元分析等;研究参数涵盖基频、挠度、振型与加速度等。在我国大力倡导绿色建筑的今天,如何做好木结构建筑楼盖的减震降噪工作,提高使用者居住舒适度水平尤为重要,是关系我国木结构建筑未来发展的重要途径之一,对于实现国家“双碳”目标具有重要的理论价值和实践意义。近年来,研究人员在木楼盖的振动性能以及使用者舒适度方面不断研究探索。胶合木建筑楼盖结构的减振或隔振措施,可采用加强筋等提高其

45、刚度,也可以采取增加阻尼器等控制共振频率、调整振源位置等方法。瞬态激励法和环境激励测试法常用于研究木结构建筑楼盖结构振动特性与建筑舒适度耦合性能,结合有限元振动模型计算、模态试验及振型和舒适度分析,研究并判别楼盖结构基频的模拟值和模态试验测试值是否满足建筑舒适度相关标准的要求。目前,利用有限元软件对于木结构建筑楼盖结构进行计算模态分析技术尚不成熟,应持续开发装配式木结构建筑的有限元分析软件功能,如边界条件、连接类型等,以提升木结构建筑计算模态的准确性与泛化能力。参考文献:1 王瑞胜,陈有亮,陈诚.我国现代木结构建筑发展战略研 究 J.林产工业,2019,56(9):1-5.WANG R S,C

46、HEN Y L,CHEN C.Study on the development strategies of modern timber buildings in ChinaJ.China Forest Products Industry,2019,56(9):1-5.2 何敏娟,孙晓峰,李征.多高层木结构抗震性能研究与设计方法综述 J.建筑结构,2020,50(5):1-6.HE M J,SUN X F,LI Z.Seismic performance study and design method summary for multi-storey timber structuresJ.Bui

47、lding Structure,2020,50(5):1-6.3 PEREIRA E,DAZ I M,HUDSON E J,et al.Optimal control-based methodology for active vibration control of pedestrian structuresJ.Engineering Structures,2014,80:153-162.4 周海宾,江泽慧,费本华,等.木结构房屋中木楼板的振动及其适用性设计 J.林业科学,2008,44(6):143-147.ZHOU H B,JIANG Z H,FEI B H,et al.Evolution

48、 of design criteria to prevent vibration in wood frame floorJ.Scientia 177中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷Silvae Sinicae,2008,44(6):143-147.5 HUDSON M J,REYNOLDS P.Implementation considerations for active vibration control in the design of floor structuresJ.Engineering Structures,2012,44:334-358.6 陈阳.模态试验技

49、术与实践 M.北京:机械工业出版社,2020.CHEN Y.Modal test technology and practiceM.Beijing:China Machine Press,2020.7 王韵璐.装配式木结构建筑楼盖结构振动性能测试与分 析 D.南京:南京林业大学,2018.WANG Y L.Vibration performance test and analysis of the prefabricated timber buildings floor structureD.Nanjing:Nanjing Forestry University,2018.8 HE Y H,D

50、ING Y W,MOHRMANN S,et al.Experimental and finite element method study on dynamic characteristics of beam-column glulam frame structureJ.Advances in Structural Engineering,2022;25(13):2738-2753.9 王凯.胶合木梁节点竖向受力性能分析 D.长春:长春工程学院,2020.WANG K.Analysis of vertical behavior of plywood beam jointsD.Changchun

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