大空间预应力结构施工技术与振动分析

摘要

大跨度楼盖已经被广泛应用于办公场所、购物中心、候机室、体育馆等建筑中,这种结构在人行荷载作用下产生的竖向振动舒适度问题逐渐被设计者重视。本文通过实际工程介绍了大跨度预应力框架梁的施工方案,确定了预应力梁的静力测试方案及振动实测方案,并给出振动测试结果;通过数值模拟结果与相应实测结果的对比,确定了适合模拟大跨度预应力楼盖结构动力特性的楼盖模型。本文的主要研究内容有:
　　 1通过对实际工程的综合分析,确定了大跨度预应力框架梁的施工方案和预应力梁静力测试方案,给出了预应力筋的有效预应力、预应力施加阶段梁的反拱以及预应力梁内混凝土的温度等内容的测试方法,为大跨度预应力混凝土结构的施工和静力测试提供可靠参考。
　　 2介绍了振型分解法和里兹向量直接叠加法两种计算楼板振动的有限元方法;对两种计算方法的模型进行介绍,并给出单元刚度矩阵和单元质量矩阵,通过坐标转换得到了总刚度矩阵和总质量矩阵,最后给出了计算自由振动和受迫振动的计算公式。
　　 3给出了大跨度楼盖竖向振动的测试方案和测试结果,通过实测得到了沈阳奥体大跨度楼盖的竖向振动一阶频率为4.919Hz,对应的阻尼比为1.32％,二阶频率为8.507Hz,对应的阻尼比为0.97％。
　　 4建立三种模拟楼盖竖向振动的有限元模型,通过增大混凝土弹性模量的方法考虑了混凝土结构中普通钢筋和预应力钢筋的作用,利用振型分解法计算三种楼盖模型的自振频率,并将计算结果与实测结果对比,认为板柱模型比其它两种模型更适合于模拟大跨度预应力楼盖结构的动力特性。