第一章 绪论
图 1-1 试验跳跃模式（刘军，2008） 图 1-2 规一化的时程曲线（刘军，2008）
中国建筑科学研究院曾就人连续行走激励力时程曲线做过相关实验。实验采 用高 1000mm 的工字钢梁，上下翼缘分别宽 400mm、600mm，厚 30mm。钢梁 为 10.5m 长的简支梁，在梁两端部下翼缘底部分别设置传感器。不同的测试对象 在钢梁上从一端走到另一端，记录激励力时程曲线，将激励力时程除以人体自重， 得到归一化的连续行走曲线，并用折线模型对连续行走曲线进行数学简化。
宋志刚[18]通过试验实得到了实测落步曲线，采用 Ellingwood 提出的 M2 落步 曲线构造了振动激励函数，进行了大量的有限元时程分析，通过楼板振动的加速 度反应谱，得到了不同阻尼、跨度和边界条件下梁板结构振动的最大加速度响应 谱，分析了该响应谱对计算所采用的振型阶数、跨度、阻尼、边界条件等因素的 敏感性，从而得到了加速度响应谱的包络曲线，给出了走动引起楼板振动的简化 计算方法——最大加速度响应谱法，他提出的这种方法不仅避免了时程分析在荷 载处理上的麻烦，而且计算得到的结果与时程分析的结果有较好的一致性。
钱晓斌采用三条典型实测的落足曲线构造了激励函数，对简支、连续等几种 不同边界条件的楼板结构进行了的计算分析，并根据计算结果，构造了最大加速 度响应谱和均方根加速度响应谱。在大量时程分析结果的统计、回归分析基础上， 从跨度、阻尼比、结构形式等因素对反应谱进行了参数化，得到了反应谱的敏感 性，并以此给出了参考响应谱、响应谱包络线和修正系数。在此基础上，提出了 人行荷载作用下结构振动的反应谱计算方法。另一个重要结论是，他结合蒙特卡 罗方法研究了人群作用下结构的振动响应，并对每一种情况都进行了大量的模拟 计算，得到了大量的振动响应样本，经统计分析后，这些样本是近似符合正态分 布的，同时结构振动响应随人数增多会有增大，从而进一步回归分析出了响应增 大倍数与人数之间的函数关系。
我国基于大量的工程实例也进行了实际的振动舒适度分析。
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第一章 绪论
朱鸣等以北京奥林匹克公园 60m 跨度钢结构楼盖为背景，利用试验与理论计 算分析的方法对大跨度钢结构楼盖的舒适度性能进行了研究。利用 SAP2000 有 限元分析软件对楼盖在各种不利工况作用下、减振前后的动力响应分别进行了计 算分析。为了验证减振效果，对楼盖的实际动力特性及楼盖在安装阻尼器前后的 响应作了现场测试，试验中对楼盖采用多点 TMD 粘滞流体阻尼器消能减振系统， 试验结果与理论计算基本一致。实践表明，多点 TMD 粘滞流体阻尼器消能减振 系统对于大跨度楼盖的竖向振动舒适度的改善具有一定的效果，可以在类似大跨 楼盖结构中推广。
傅学怡等采用时程分析方法，将加速度响应时程和频谱相结合，对某实际桥 梁进行了人行荷载作用下的舒适度性能的分析与控制。文献提出了 Dickmann、 Sperling、BSI 5400 及 Euro code 等舒适度标准不够全面合理的观点，而采用 ATC 和调整后的 Euro Code 作为舒适度评价标准。考虑人跳跃、起立、行走，采用基 于 Grundmann 模型模拟分析人群行走（同步和随机）较好地揭示了结构振动特 性，发现了该桥结构刚度薄弱环节，通过对结构适当加强调整，有效控制了展望 桥结构局部振动，改善了所分析的桥梁结构舒适度性能水准。
都磊针对太原市美术馆工程中的大跨度楼板进行了舒适度计算分析。通过对 结构进行动力特性分析，结果表明楼板结构的局部竖向振动的振型显著，且频率 低，接近了人行走的共振频率；利用时程分析法，对大跨度楼板进行了单人行走、 单人跳跃、人群随机行走等形式的人行荷载激励下振动的理论计算，得出了楼板 的极值振动加速度；对比选取了适当的舒适度评价标准，最后，根据所选用的评 价标准，对时程分析结果进行了舒适度评价，发现楼板的舒适度不能全部满足要 求，进而对楼板振动舒适度的影响因素进行了分析。从结构的刚度、质量、阻尼、 活荷载、边界条件等方面，分析了不同因素对楼板振动舒适度的影响程度及规律， 为结构设计中对舒适度的控制方法提供了参考。对于不满足舒适度要求的楼板， 通过尝试不同的改善方法，综合可行性、经济性和施工方便等方面的考虑，通过 比较得到了调整结构布置来增大楼盖刚度是最有效的舒适度控制措施的结论。
1.3 本文研究的内容
在介绍了舒适度的概念及结构工程舒适度问题的研究理论与成果后，本文将 系统阐述舒适度研究的基本理论和方法，通过综合分析比较，选取恰当的理论准 则与分析手段，对某具体的工程实例中的大跨度楼板在人行荷载激励作用下的振 动反应展开研究与评价，主要的研究工作包括一下几部分内容：
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第一章 绪论
1、简要介绍国内外关于楼板振动舒适度的研究现状，总结研究成果，积累 借鉴国内外的实际工程经验，从而确定出本文研究工作所采用的手段；
2、详细阐述结构舒适度性能的理论评价体系，介绍舒适度指标的评价模式 和具体的评价准则，从评价指标、适用范围等方面对评价准则进行对比，通过分 析研究并结合本文分析实例的特点，从而明确本文拟采用的舒适度评价准则；
3、简述人行荷载激励作用下的振动理论，从动力响应的研究手段、激励荷 载的描述、以及有限元加载计算等方面展开阐述，为进一步的实例分析研究提供 充足理论基础；
4、根据工程实际情况，采用理论公式计算与有限元数值模拟分析的双重研 究手段对工程实例展开目标楼板的舒适度分析研究，包括理论公式的选择与应 用、利用 Midas/Gen 建立起整体结构有限元模型，采用在整体结构中对局部目标 楼板进行舒适度有限元计算分析的研究手段，包括建立模型、荷载情况介绍与加 载、边界条件的模拟、动力荷载的选取与定义、动力时程分析等；
5、依据舒适度评价准则，对时程分析的计算结果展开舒适度指标的分析和 评价，最终得到本实际工程中目标楼板的适用性和安全性的评判结果。
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第二章 结构振动舒适度的评价方法
第二章 结构振动舒适度的评价方法
振动控制的关键环节是对结构振动进行有效评价，但是目前并没有一个统一 的评价体系来完成这项工作，可能对于同一种振动不同国家甚至不同规范都有不 同的评价结果。因此，综合众多学术界的研究成果及国内外相关的标准规范，本 文将对有代表性的舒适度评价标准进行系统介绍和比较，并提出本文实例分析采 用的比较合理的使用性能的评价方法和分析步骤。
2.1 结构振动舒适度性能的评价指标
评价结构振动舒适度的标准主要有振幅、峰值加速度等。
2.1.1 基于振幅的评价指标
特定结构对应唯一的基频，对评价点进行现场振动测试，测得的最大振动位 移值即是该点的振幅。实际结构的振动虽然由多个振型叠加而成，但是第一振型 往往占绝对优势而和结构的实际振型相差无几，所以基于振幅的评价标准也可以 理解为对应结构第一阶频率（基频）的评价点最大振幅。
Lenzen 准则是典型的基于振幅的评价标准，其评价标准如下图所示，将测得 的自振频率和振幅与图中各条曲线对比即可对舒适度做出评价。
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第二章 结构振动舒适度的评价方法
图 2-1 Lenzen 准则评价曲线
2.1.2 基于峰值加速度的评价指标
峰值加速度是基于加速度时程而言的，这里的峰值加速度和加速度时程都是 对于结构某评价点而言的。在实际应用中，加速度时程一般通过仪器（拾振器等） 在现场进行实测得到，然后从加速度时程中提取最大值作为峰值加速度进行舒适 度评价。试验设备的便利使得加速度易于测试，目前最为常用的结构振动舒适度 判断依据是用一定形式表达的加速度指标 ak，根据 ak 所处的范围来确定人的振 感，即：
ak∈[ a k ]
其中[ a k ]是振动加速度指标取值范围，对应于不同级别的振感，由大量实验 结果统计得出，振感往往用“感觉不到”到“强烈感觉到”之间的一系列逐级增 强的语言形容描述。各国的舒适度相关标准中，均根据不同舒适度水平的划分提 供出了对应的加速度指标限值。在实际工程中，人们通过考察振动指标的实际值 是否满足上述相应的舒适度限值来评价结构舒适度水平，只有当所考察的指标低 于标准中的限值时，才能判断结构的振动舒适度是符合规定要求的。
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建筑物楼板人行振动舒适度研究
