基于住宅客厅楼盖施工质量的振动舒适度分析

赖春健

(厦门市工程检测中心有限公司 福建厦门 361004)

基于住宅客厅楼盖施工质量的振动舒适度分析

赖春健

(厦门市工程检测中心有限公司 福建厦门 361004)

某住宅竣工交房后，业主在经过客厅楼盖时，楼盖振动明显，给人明显不适感。经复核，影响楼盖舒适度关键因素—自振频率下降显著。为类似工程预防出现振动舒适度问题提供参考，对住宅客厅楼盖的施工质量主要参数边界条件、楼盖有效厚度和混凝土标号对其振动舒适度影响规律。

舒适度；施工质量；楼盖结构

1 工程概况

某住宅客厅楼盖位于建筑13层，该建筑采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，建筑高度为55.48m，建筑共18层，其中首层层高为4.98m，其余均为3.00m，结构布置如图1所示。

图1 结构平面布置图

建筑各楼层结构布置基本一致，客厅楼盖为现浇混凝土结构，采用矩形截面，尺寸为5.300m×4.200m；厚度设计为110mm(实测值为95mm)；混凝土设计强度设计为C25(实测值为C20)；板底正弯矩筋为双向Φ6@120，钢筋保护层厚度设计为15mm(实测值为15mm)；支座负弯矩筋为Φ8@160，钢筋保护层厚度设计值为15mm(实测值为50mm)；楼盖混凝土容重为2 500kg/m3，楼盖断面如图2所示。楼盖支座负弯矩位置四周存在开裂现象，裂缝分布及形态如图3所示。

图2 楼盖断面示意图

图3 客厅楼盖开裂图

2 住宅楼盖舒适度标准及计算

2.1 楼盖舒适度设计标准

楼盖的振动除了受外界激励影响外，还与其自身固有属性-自振频率有关，当人的活动频率与楼盖的自振频率较为接近时，引起共振，给人不适感。大量研究表明，人体的胸腔和腹腔对振动比较敏感，在竖向振动下，人体作为一个动力系统，发生共振的频率范围在3Hz～12Hz之间[1]。为了避免振动造成的不适感，就要提前避免共振的发生，即应使楼盖的自振频率与人们的活动频率有较大的差异。

2.2 楼盖舒适度计算方法

国内外关于楼盖结构振动舒适度的设计方法主要基于楼盖的固有属性，外界激励和烦恼率3个角度出发，分别分析了自振频率、振动加速度和烦恼率。本文基于楼盖施工质量的舒适度分析，即分析楼盖的自振频率(取第一阶振动频率)。客厅楼盖的振动舒适度复核如下(以下验算中，括号外按设计值验算，括号内按实测数据验算)[2,7]：

(2) 基频系数：

(3) 抗弯刚度：

=1.24×106N·m2(8.67×105N·m2)

(4)自振频率：

可见，由于施工质量缺陷，边界条件变化、楼盖有效厚度减小和混凝土标号降低，已导致楼盖自振频率出现大幅度减小，虽仍大于我国规范关于住宅振动频率3Hz的限值要求，但已小于部分学者和国外规范的规定建议限值。从该楼盖的振动给人的舒适度感受，可认为，我国规范关于住宅振动频率的限值要求偏低。

3 施工质量对舒适度的影响分析

在按设计图纸配料的前提下，影响现浇砼楼盖结构的施工质量主要有三方面:

①四周支座约束边由于施工过程中的踩踏导致钢筋保护层厚度增大，楼盖成型后负弯矩筋无法发挥作用，砼板上侧开裂，形成铰支座；

②楼盖结构由于未进行可靠的板厚监控，导致楼盖有效厚度不足；

在仿真过程中,可以通过设置ITS[3:0]来确定积分时间,图5、图6所示图形为CLK设置为10 MHz,积分时间设置为128个时钟周期,即12.8 μs时仿真的主要信号的波形和局部细节展示。由于测试采用的是重复的电注入偏置电压源,所以输出电压呈16个台阶状上升,每行单元电路则对应了8个16级阶梯状输出,一帧图像的全部读出会产生 1 024 个阶梯状的输出。

③楼盖的主要材料混凝土由于配合比、养护等多方面原因导致强度不足。

下文将对此3个因素对楼板振动舒适度的影响规律进行分析。

3.1 边界条件

为了分析边界条件对楼盖自振频率的影响程度，本文以四周固定边界为基准，分别分析了楼盖结构跨宽比在0.4～2.5变化时，边界条件变化对楼盖自振频率的影响规律。

图4横坐标为楼板跨宽比，纵坐标为f边/f固接，可见边界条件的变化对楼盖自振频率的影响显著，自振频率随四周约束减弱而减小，当四周约束由固接变为铰接时，自振频率减小幅度约为50%。跨宽比对四周为固接或四周铰接影响不明显；当四周约束由固接变为两对边为固接，另外两对边为铰接时，随跨宽比的增大，边界条件变化的影响程度逐渐减小。

图4 不同楼盖边界条件对其自振频率的影响注：1表示四周为固接；2表示两对边为固接，另外两对边为铰接；3.表示四边为铰接

3.2 砼板有效厚度

以案例楼盖设计值为基准，分析楼盖在四周固接时，楼盖有效厚度变化对楼盖自振频率的影响规律。

图5横坐标为楼板有效厚度h0，纵坐标为f/f95可见楼盖的自振频率随其有效厚度增大而增大，基本呈比例系数为0.6的正比关系。

图5 不同楼盖有效厚度对其自振频率的影响

3.3 混凝土标号

以案例楼盖设计值为基准，分析楼盖在四周固接时，混凝土标号标号变化时对楼盖自振频率的影响规律。

图6横坐标为楼板砼标号，纵坐标为f/fC25，可见混凝土的标号变化对楼盖的自振频率的影响程度基本可以忽略不计。

4 结论

(1)国内相关规范关于砼楼盖的自振频率限值偏

图6 不同楼盖砼标号对其自振频率的影响

低，建议适当提高其限值，确保楼板有更好的舒适度体验。

(2)施工质量对楼盖振动舒适度影响显著，主要体现在施工对楼盖边界条件和有效厚度的影响上。施工过程中应加强质量的管理，以避免楼盖振动舒适度问题发生。

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Analysis of vibration comfort base on the residential floor construction quality

LAIChunjian

(Xiamen Center of Engineering Inspection Co., Ltd, Xiamen 361004 )

After the completion of a residential, the owners feel the floor vibration is discomfort clearly when walking across the living room floor.After checking, the natural frequency of vibration decreased significantly which is the key factor of affecting vibration serviceability.provided reference for the prevention of vibration comfort in similar projects, the influences of boundary conditions, effective thickness and concrete strength which were the main parameters on the quality of residential living room floor on the vibration comfort were analyzed.

Comfort; Construction quality; Floor structure

赖春健(1983.5- ),男,工程师。

E-mail:276751184@qq.com

2017-02-09

TU712+.3

A

1004-6135(2017)06-0139-03