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压型钢板组合板的振动问题?
hanhj2008






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帖子 7
2004-6-25 18:01    顶部


请教各位,谁能提供压型钢板组合板的楼板振动的计算的资料?
即人的舒适度的验算!
在此表示感谢!
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违反论坛规则,连续使用符号.
bljzp






积分 160
帖子 77
2004-6-28 13:24    顶部


       在<<高层民用建筑钢结构技术规程>>(JGJ 99-98)中,组合板的自振频率 f 可按下式计算,但不得小于15Hz.
       f=1/(0.178xsqrt(w))
w-永久荷载产生的挠度((cm)
       此公式为参照日本压型钢板设计施工规范。
warmworm






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帖子 59
2004-7-24 17:09    顶部


欧洲规范4有比较详细的介绍。可以查找相关规范,计算比较麻烦,这里不能一一列出。
  
这是AISC LRFD 规范对板振动的一段说明,看看也许有帮助。
  
Floor Vibration
  
    The increasing use of high-strength materials and efficient structural schemes leads to longer spans and more flexible floor systems. Even though the use of a deflection limit related to span length generally precluded vibration problems in the past, some floor systems may require explicit consideration of the dynamic, as well as the static, characteristics of the floor system.
  
    The dynamic response of structures or structural assemblies may be difficult to analyze because of difficulties in defining the actual mass, stiffness, and damping characteristics. Moreover, different load sources cause varying responses. For example, a steel beam-concrete slab floor system may respond to live loading as a non-composite system, but to transient excitation from human activity as an 258 CAMBER [Comm. L1. LRFD Specification for Structural Steel Buildings, December 27, 1999 AMERICAN INSTITUTE OF STEEL CONSTRUCTION orthotropic composite plate. Nonstructural partitions, cladding, and built-in furniture significantly increase the stiffness and damping of the structure and frequently eliminate potential vibration problems. The damping can also depend on the amplitude of excitation.
  
    The general objective in minimizing problems associated with excessive structural motion is to limit accelerations, velocities, and displacements to levels that would not be disturbing to the building occupants. Generally, occupants of a building find sustained vibrations more objectionable than transient vibrations.  
  
    The levels of peak acceleration that people find annoying depend on frequency of response. Thresholds of annoyance for transient vibrations are somewhat higher and depend on the amount of damping in the floor system. These levels depend on
the individual and the activity at the time of excitation (ASCE, 1979; ISO, 1974; CSA, 1989; Murray, Allen, and Ungar, 1997; and Ad Hoc Committee on Serviceability Research, 1986).
  
    The most effective way to reduce effects of continuous vibrations is through vibration isolation devices. Care should be taken to avoid resonance, where the frequency of steady-state excitation is close to the fundamental frequency of the system.
Transient vibrations are reduced most effectively by increasing the damping in the structural assembly. Mechanical equipment which can produce objectionable vibrations in any portion of a structure should be adequately isolated to reduce the transmission of such vibrations to critical elements of the structure.
berychro






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帖子 429
2004-9-9 09:24    顶部


YB9238或《高规》中关于组合楼板振动频率可能有误 f=1/(0.178xsqrt(w)) ,
  f≥15HZ,由此可得1/(0.178xsqrt(w))≥15,那么sqrt(w)≤1/(0.178x15)=0.375,两边平方得 w≤0.14(cm)=1.4mm。w-永久荷载产生得挠度。楼板挠度小于1.4mm可能吗?本人建议采用跨高比限制解决组合楼板振动问题:
  简支板 l/h≤22,两跨连续l/h≤27,三跨连续l/h≤32。
小小虫






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帖子 204
2004-9-17 01:38    顶部


1.4mm其实已经不小了,
1、因为采用组合楼板后,楼板厚度往往达到200mm,而且截面惯性矩很大,原因有一、惯性矩与高度立方成正比,200相对100mm厚,就是8倍;二、钢材的弹模约为混凝土8倍左右。这样相对100mm后的RC板,其EI值相对会增加很多,所以挠度自然与RC板不在一个档次上;
2、仅在永久荷载(标准值)作用下,其挠度应该可以满足要求,有很多计算例题,在使用荷载(标准荷载)下挠度小于1mm很多。有空自己进行一下计算也许就会有发现的!
berychro






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帖子 429
2004-10-8 13:48    顶部


       1、实际工程中110--150mm的板很多,除设备层外很少见到组合楼板做到200mm的,楼板实际承载力几乎用不到200mm。
       2、楼板的挠度与板刚度有关,但挠度控制与刚度无关,挠度控制是规定的,因此挠度控制并不因刚度的大小而改变。
      3、你可以算一下如果控制在1.4mm,次粱懔距是多大?
      4、一般挠度的控制是<=L/360 ,压型钢板在施工阶段的挠度控制是<=L/180或<=20mm.。
小小虫






积分 466
帖子 204
2004-10-22 23:44    顶部


楼上的回答把我搞糊涂了,如果我计算的挠度为1.4mm,假设梁跨度为3000mm,那么我的挠度约为1/2000,这肯定满足<=L/360 。 不知道这存在什么问题?解释几个问题:
(1)200mm是一个大致的概念,实际工程中可能150mm比较多。
(2)振动控制应该是比挠度控制更加严格的(也就是说,变形过大不能接受,而振动是稍微可以接受的。),因此按振动控制计算的挠度往往小于挠度控制的挠度限值,这是可以理解的。
(3)挠度是与刚度密切相关的,刚度增大,挠度自然减小,所以组合梁的挠度往往很小(与钢筋混凝土楼板有数量级的差异)。
berychro






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帖子 429
2004-10-25 09:26    顶部


       1/2000当然满足<=L/360,如此严格的要求很难做到。不知有谁做过板的挠度控制在1/2000,一般组合楼板次粱间距为2.1m--2.5m,按此要求,挠度控制值应限制在<=1/1500,而实际工程中,次粱间距是由施工无支撑懔距<=L/180或使用阶段<=L/360所控制,也就是说,设计时在使用阶段挠度都用到了L/360,这无论是中国,还是美国还是日本。由于次粱懔距的限制,L/360是设计控制条件,而正截面强度、斜截面强度、剪切--滑移均不是控制条件。
       YB9238中的公式是否有误我说不准,也许我理解有误,但如果限制值是1.4mm肯定是太严格了,几乎无法做到,这样的限制值几乎达到了计算误差。
xuxih2000






积分 32
帖子 29
2004-10-25 13:03    顶部


同意小小虫 的观点,本人接触到的几个需要考虑震动的工程都是由震动频率来控制挠度的,如果对震动频率有要求,挠度自然不能大.因此一般工程不会要求考虑震动频率
berychro






积分 766
帖子 429
2004-10-26 08:56    顶部


楼上:你参加这个讨论很必要,因你说做过考虑振动要求的组合楼板,我也在怀疑本人对 f=1/(0.178xsqrt(w)) ≥15HZ理解上有误,能否把你实际工程的简要计算过程给出,我是当局者迷,搞不清楚哪里有错!但如果没错,振动限制值就是1.4mm,那么该公式一定有误,如果板跨为3000mm,挠度限制值为L/2000,板高将是一个天文数字。
另外:无论是按换算截面法还是按折减刚度法计算组合楼板刚度,压型钢板提供的惯性矩占整个截面惯性矩的比例不大,虽然Es/Ec很大,但钢的面积很小,截面刚度不会因此产生数量级的差别。
xuejyxa






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帖子 17
2004-10-29 11:10    顶部


附件是本人与赵鸿铁等老师合编的一本教材中的设计实例,希望能对此问题的认识有所帮助。其实我国在压型钢板组合板研究方面还不是很多,而且多为上世纪80年代初,不是很成熟。原冶金部规程和高钢规程也主要参照了日本标准《デッキプレト床
326882-.doc ( 123.5 K) 下载次数 124
xuejyxa






积分 39
帖子 17
2004-10-29 11:53    顶部


在此补充上面附件中的截面图形。
326903-2.dwg ( 34.33 K) 下载次数 119
berychro






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帖子 429
2004-10-29 13:01    顶部


xuejyxa :您提供的例题已收,非常感谢!详细的计算过程还未来得及仔细拜读,草看该例题作为教学用可以说没什么问题,但在实际工程中应商讨。首先选用1.6mm厚钢板做组合楼板钢承板的极为罕见,一般不超过1.0厚,选择钢板板厚一般为0.7--0.9mm范围内,钢板过厚则造成不经济,不如在混凝土中配筋,按普通钢筋混凝土设计好了。第二,组合楼板厚175mm,肋上混凝土为100mm,这在实际工程上也很少见,一般为50-60mm,楼板过厚对建筑净高影响很大,与其如此不如做混凝土结构就可以了。第三、静荷载计算实际工程还要考虑0.5kN/m2的吊挂荷载和0.5kN/m2的隔墙荷载。第四、实际设计时,都是让一个控制指标达到极限值,不可能有这么大的安全储备,目前据我了解的情况绝大部分是以L/360为控制条件的。第五、由于我为仔细看,不知你的频率公式系数为何是0.0563,原公式为0.178,如果按规范0.178您的算例仍然不能满足要求!
  另外:我认识的一位退休老先生,已经拿到了美国、日本最新的关于组合楼板振动频率的规范,按建筑物使用不同美国、日本规定在5-8之间,普遍都认为15Hz是做不到的。不过这本规范我还未看到。
  上述观点对否,欢迎讨论
  
berychro






积分 766
帖子 429
2004-10-29 13:22    顶部


xuejyxa :关于压型钢板参与受压的问题,同样认为不考虑受压是偏于保守的,但是参与到什么程度不是靠计算可以得出的,必须经大量得试验研究才可建立计算模型。此外屈曲后强度的利用,不能套用钢结构腹板屈曲后强度计算,没有试验结构这个概念是不能套用的。也许构件最终破坏结果是完全不同的,当然也许是相同的。
xuejyxa






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帖子 17
2004-10-29 18:27    顶部


再贴一部分关于组合板的构造要求。berychro所说的一般工程如何如何的提法,我不知来自何处?比如说压型钢板的厚度,原冶金部规程就给出了从0.8mm至2.3mm不等的一些等级,难道很多钢板不能用?那么放在规程里做什么?再有楼板的厚度,一般只说不小于50mm,而对于没有抗火保护层的组合板,最小不低于80mm(开口板),等等。因此本人认为工程中如何取法,应根据具体情况而定,而不能一概而论。荷载取值也是这样,我只是编了一个例题,给出一些荷载,并没针对具体某一工程。工程中的荷载是千变万化的,有什么就去考虑什么即可。
327125-.doc ( 24.5 K) 下载次数 62
xuejyxa






积分 39
帖子 17
2004-10-29 18:50    顶部


再讨论一下是否用组合板的问题。工程中采用组合板有较多的情况,通常为节省支模工序,方便施工,再就是用在重载结构中,由于其相对含钢量较大。如果压型钢板在负弯矩区不考虑其受压作用,其承载力还不如普通钢筋混凝土板,大家认为这合理吗?试验固然重要,但通过对现有试验结果进行合理的分析推断也未尝不可。我国对组合板最有研究的当推原冶金部建筑研究总院的汪心冽、西安建筑科技大学的何保康和赵鸿铁,他们都做过一些试验研究。高钢规组合板部分就是由汪工起草的。另外,berychro 提出上面问题似乎是要说组合板的振动控制不重要,只要能控制挠度不超过L/360即可,所以压型钢板和混凝土板都可以做得较薄。其实本人的观点也是,不要把组合板的振动频率控制作为一个必须条件,就象一般的钢筋混凝土楼板都没所谓的振动控制,应根据具体的工程要求而定。
关于例题中的0.0563和0.178的系数,前面已说过,是将cm换算为mm而得到的一个系数。构造要求部分也主要参照了一些较权威的著作和规程。
berychro






积分 766
帖子 429
2004-11-1 13:54    顶部


       本人所说一般工程中......,是指目前实际所做的工程,当然也仅仅是我本人见到的和从同行们哪里听到的,并非全部。其二,压型钢板的轧机我请教过压型钢板轧机设计的专家,他们讲轧机以1mm为分界点,<=1mm是一个通用轧机;>=1mm为一通用轧机,一般正常情况下,不能跨越1mm,由于我国采用>=1.0mm的钢板较少,因此能轧>1mm的压型钢板轧机也很少,因此应用自然也不十分广泛。关于组合楼板振动是否要控制,这是肯定的,我所说的是目前控制过严,很难达到要求,因此美国、日本也都在修改15Hz这一数值.体现在ASCE 《Standart for the Structural Design of Composife Slabs》则是以跨高比来限制的。我所说的<=L/360的控制条件,是说计算组合楼板时,由于实际承载力原原大于所需承载力,因此挠度控制则成为设计控制指标。
cx_oem






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帖子 114
2004-11-3 15:03    ICQ 状态 顶部


floor vibration design guide.
329586-floorvibration.pdf ( 128.64 K) 下载次数 130
cx_oem






积分 161
帖子 114
2004-11-3 15:07    ICQ 状态 顶部


Design guide on the vibration of floors -A guide for the design of floors in steel-framed structures covering vibrations caused by internal pedestrian traffic. Information for evaluating the natural frequency and response of floors is provided. Design procedures are given for keeping vibrations to an acceptable level, illustrated by two fully worked examples

berychro






积分 766
帖子 429
2004-11-8 14:30    顶部


非常感谢cx_oem!让我们看到了国外研究成果。 如何将组合振动控制在合理的范围内,应认真考虑,这对降低造价和建筑物总重均有好处。
  
   
  
   
  
  
hanhj2008






积分 12
帖子 7
2006-11-4 15:15    顶部


感谢各位的讨论,本人也收集了一些资料:
欧洲规范根据楼板的用途,对楼板的最小自振频率和变形进行了限制,以避免与居住者走动所引起的振动形成共振。
f=1 α/(2π L L)sqrt(E I/m
其中: f:自振频率
         E:弹性模量
         I:截面惯性矩
         L:跨度
         m:单位长度质量
         α:基本振动模态的频率系数
       简支梁:α=9.869  两端固定梁 α=22.37
      悬臂梁 :α=3.516  一端固定,一端简支: α=15.4
  
下表为欧洲规范的楼板振动控制值:
分类                               最小自振频率(Hz)          最大挠度合计(mm)
步行楼板                                3                             28
以一定频率振动的楼板             5                              10
  
此外,德国及加拿大等国家也采用了类似的方法,即通过保证结构的最小刚度来减少结构的振动量。
hchln2006






积分 19
帖子 17
2011-7-27 10:14    QQ 顶部
梁的自振频率怎么算啊
wangz174255






积分 72
帖子 51
2011-8-1 10:22    顶部
看到这个帖子我想起来前一段看到新版的 CECS 273-2010中自振频率要求不宜小于3HZ;且不宜大于8HZ。另外对峰值加速度做了要求。
1、条文说明中对自振频率不宜大于8HZ的解释是:自振频率大于9HZ时,虽然不会与人步行频率重合而产生明显的共振现象,但步行产生的振动仍然令人不安。  (有什么不安的?未说清楚) 另外,经计算表明,组合楼板自振频率一般都在4HZ~8HZ,因此本规范限定4HZ~8HZ的组合楼盖。 (这个....)
2、CECS273-2010中并未给出自振频率的计算公式(怎么算?),只说了老版怎么算的(那现在怎么办?)   如果按照老版计算,老版要求自振频率不小于15呢...
wangz174255 修改于2011-08-04 13:43
wanyeqing2003






积分 5890
帖子 3779
2011-8-1 14:00    顶部
在我的印象中,人走动的激振频率约为2Hz左右,通常楼板振动的固有频率应在3Hz以上。
楼板的一阶固有频率要做到15Hz以上,我认为比较难。



顺其自然,随遇而安。
berychro






积分 766
帖子 429
2011-8-3 23:23    顶部
23楼:
CECS273-2010有关振动部分验算,是采用了目前国际上普遍采用的方法,条文说明中说是参考了AISC11编制而成的,我看了一下AISC11,其实CECS273振动部分就是一个微缩版的AISC11。
1、AISC11原文即是说,当自振频率大于9~10Hz时会产生不安,因此要做其他验算;有什么不安,AISC11也没有交代,楼板振动非常复杂,不仅是力学问题,还有心理问题,因此估计规范组也未进行过研究,因此规范组只能照搬AISC的东西。
2、国际上目前验算组合楼板振动主要是验算峰值加速度,其实就是验算共振,因为人步行频率难以给出一个固定的频谱,因此就把楼板的自振频率带入加速度验算公式,只要在有阻尼下的共振峰值加速度在人可接受的范围内,那么理论上任何频率都可接受,因此限制在楼板自振频率内即使此意。低于3Hz的楼板太软,不宜采用,这不必说了,大于8Hz,则需验算1kN/mm下的挠度,但CECS273并未给出大于8Hz的方法,因此规范限制在3~8Hz是合理的。条文说明里讲,超过8Hz时,可参考AISC11。
3、CECS273在后面的计算中给出了自振频率的计算方法,估计你还未看到那里,公式给的很清楚,实际上就是简支板双向振动的理论计算公式,即便是不给出查一下结构动力学也可找到计算方法,规范还有说,可以用有限元方法计算。
4、CECS273在楼板振动上采用了国际上通用的方法,由于这方面在我国资料很少,本来对这种方法理解较为困难,但CECS273用了较少的篇幅表达了一个非常难以理解的东西,确实欠妥,搞得人好似一头雾水。不过本人做过有限元分析和CECS273提供的方法对比,计算结果非常接近。如果你不想理解,只求计算结果,你就按规范一步一步计算,就可得到结果。
wangz174255






积分 72
帖子 51
2011-8-4 14:07    顶部
十分感谢楼上,受教了!
看到了组合楼板自振频率的计算公式,是我上次看的时候太粗心漏过去了...
其实,现在也不能叫楼板自振频率了,现在CECS273中计算的是整个楼盖的自振频率,计算的频率结果应该小于YB9238的结果...
还有两个小问题,斗胆问下:
1、楼上说是简支板双向振动的公式,您说的是5.5.8式么?可是我看到他明明是算的主次梁的挠度啊?为何楼上说是板振动公式?
2、楼上算过有限元法与规程方法的对比,敢问您算的时候有限元法中的组合楼板结构是如何模拟的?是建立的整个楼盖的实体模型么?您按照规程计算时,主次梁挠度结果是否考虑组合楼板作为翼缘的效应了?就是说是否按组合梁计算呢?有点感兴趣,希望不吝赐教了...
berychro






积分 766
帖子 429
2011-8-4 19:25    顶部
1、楼板双向振动说的不对。应该是主梁、次梁板带双方向振动频率的叠加,公式有1/f^2=1/fj^2+1/fg^2导出,对比起,误导你了。
2、板带不是梁也不是板,可以说是组合梁,但翼缘比较大,不是组合梁的有效翼缘宽度,CECS273有算法就是bEJ,bEg,
3、有限元建模就是梁板一起都算进去,认为梁板共同作用即可。
finetime






积分 129
帖子 113
2011-8-15 11:42    顶部
楼板振动的规范方法既计算自振频率方法是一种简化方法,采用有限元动力时程方法计算峰值加速度才是王道。这种方法已经很成熟了,居然没人知道么?

汗一个。。。。。。。。
Yanqing






积分 2
帖子 2
2016-12-19 16:22    QQ 顶部
看到大家在上面的帖子中讲到,有美国、日本最新的关于组合楼板振动频率的规范,能否给我发一份?邮箱daqingshd@163.com,谢谢!



平常心
刘星语






积分 1511
帖子 978
2016-12-23 09:31    QQ 顶部
15HZ要求高了,按《住宅钢结构规范》8~9HZ即可。



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