广州大学土木工程学院 广州 510006
摘要：结构的自振频率与行人步频接近时，容易发生共振。本文以某地的观景平台为例，考虑了人群观光结伴行走和跳跃荷载工况，研究了各工况下观景台的竖向振动响应。结果表明，该观景平台在无控状态下产生了较大的振动响应，其竖向加速度超过舒适度的限值要求，而在加装TMD后，其振动响应大幅度降低，减振效果最大达到58%，实现了人行桥在人行荷载下的舒适度控制。
关键词：观景平台；人行荷载；TMD
引言
目前，通常采用两种方法进行减振控制，一是通过增加刚度使结构自振频率避开行人步频范围，但增加刚度的同时也会引起结构质量的增加，所提高结构频率的效果并不明显；二是不改变结构的频率，而通过提高结构的阻尼来达到减少共振响应的目的。其中，采用调频质量阻尼器TMD来进行减振是一种切实可行的方法，因为其具有减振效果明显、施工简单等优点，已被工程技术人员和业主广泛接受。
1工程概况
为保证该结构在人致激励荷载作用下的竖向振动，满足竖向加速度限值0.15m/s2要求，对不同行人移动荷载作用下的结构竖向振动情况进行分析。当结构竖向振动加速度不满足人体舒适度要求时，拟采用调频质量阻尼器（TMD）对其进行减振控制。该结构整体拉伸视图如1所示
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图1 整体模型三维效果图
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图2 振型图
采用Midas来软件对该结构进行动力特性分析，分析得到该结构的一阶自振频率为1.86Hz，刚好处在人行荷载的步频范围内，容易引发共振，前2阶振型图如图2所示。
2人行荷载工况与TMD设置
通常情况下，人的各种不同活动行为都具有不同的频率范围。实验统计得到的人的步行频率大约介于1.2~3.5Hz，具体参照《建筑楼盖结构振动舒适度技术规范》设置计算工况。根据计算得到的观景平台的动力特性，在图3标记位置处设置了2个TMD。第一个质量为2000kg，频率为2.12Hz，第二个质量为5000kg，频率为1.8Hz。
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图3 TMD安装位置示意图（Midas）
3TMD减振效果分析
在不同人致激励荷载模式作用下，设置TMD系统在结构上时，结构不同节点竖向振动加速度峰值响应及其减振效果见表1，设置TMD系统前后节点竖向振动加速度反应时程对比曲线如图4所示。由图、表可知，设置TMD系统后，结构在连续步行和跳跃荷载激励作用下（工况GK-1、GK-2、GK-3），结构各节点的加速度响应大幅下降。连续行走工况，如GK-1、GK-5的各个节点峰值加速度值在所有工况荷载作用下均小于0.15m/s2，其最大减振效果达到58%，满足人体舒适度的设计要求。
表1 节点竖向振动峰值响应（有控、无控加速度单位：m/s2）
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由此可见，通过在结构悬挑部位设置TMD系统，有效抑制了结构在人群运动荷载作用下的振动响应，并使之在人群运动荷载作用下满足舒适性和安全性设计要求
4结论
通过有限元模型的分析得到：
1 该平台的一阶自振频率在人行荷载的步频范围内，极易引起共振，造成振动幅值的激增。
2 TMD能有效的控制该平台在人行荷载下的竖向振动，减振效果最大达到了58%，经过控制之后观景平台在各工况下的振动加速度都小于舒适度0.15 m/s2的规定。
参考文献：
[1]JGJ3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[2]JGJ/T—20´´，建筑楼盖结构振动舒适度技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.