广州大学土木工程学院 广州 510006
摘要：建筑结构之间的连廊通常跨度都较大，在人行荷载下容易产生较大的共振，因此连廊结构在设计过程中关注的重点就是其舒适度。为了研究连廊结构的舒适度问题，本文通过有限元软件SAP2000，针对实际工程，以IABSE单人荷载为基础，利用MATLAB程序模拟的多工况人行荷载，通过在连廊多点输入不同的人行荷载对该结构进行了舒适度分析，连廊表面的竖向加速度超过了舒适度限值，采用调谐质量阻尼器（tuned mass damper）对结构进行减振控制。分析结果表明，加装TMD后的连廊振幅大大降低，减振效果优良，成功完成了连廊的减振目标。
关键词：连廊；减振；人行步频；舒适度
0 引言
随着工程技术的高速发展，高层结构在设计和施工中不再仅仅着眼于安全，建筑结构的形式也更加丰富多彩，连廊[1]因其浓浓的现代化气息深受喜爱，在多高层结构中非常常见。连廊的跨度通常可达几米到十几米，若是设计不当，很容易在多变的人行荷载激励下产生共振，从而给行人以不舒适感。
考虑到连廊的舒适度问题，我国规范对结构竖向自振频率进行了规定，《建筑楼盖结构振动舒适度技术规范》[2]规定室外天桥连廊竖向加速度限值为0.5m/s2，室内天桥连廊加速度限值为0.15 m/s2。
1 工程概况
本工程为深圳某商场连廊，该结构长跨总长度约为38m，宽度约为3.7m面积约为140.6m2；短跨长约31.7m，宽约3.5m，面积约为110.95m2该连廊效果图如图1所示。
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图1 连廊模型效果图
2 结构动力特性分析
2.1 SAP2000分析模型的建立
根据工程的有限元模型对其进行结构模态分析，质量源选取：恒载+活载。对该连廊部分进行模态分析，选取前3阶振型及质量参与系数如表2-1所示。
表2-1结构周期及其参与质量
2.2 竖向振型分析
由表2-1知，可取该结构的第3阶模态的频率（1.609HZ）作为结构第一阶竖向自振频率，考虑到分析人行荷载作用下的结构动力响应，因此结构竖向振型便成为了研究对象，第三阶竖向振型图如图2所示。
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图2 连廊结构第3阶竖向振型
3 无控振动分析
实验统计得到的人行步频率介于1.5-3.0Hz，通过设置不同人行荷载激励作用下的工况，对该连廊结构进行分析，参考文献：[3]和文献[4]的分析方法每隔0.2-0.3Hz设置一个工况，单人质量取0.7KN。图3-1和图3-2为长跨和短跨的部分节点在人行荷载作用下的加速度峰值响应均超过了0.15m/s2。
图3-2 GK7下短跨节点35232加速度时程曲线
4 TMD减振分析
4.1 TMD减振设计原理
TMD（Tuned Mass Damper）即调频质量阻尼器，是结构被动减振控制体系的一类，它由主结构和附加在结构上的子结构（固体质量和弹簧减振器等）组成。通过调整子结构的自振频率，使其尽量接近主结构的基本频率或激励频率。当主结构受激励而振动时，子结构就会产生一个与结构振动方向相反的惯性力作用在结构上，使主结构的振动反应衰减并受到控制，图4-1给出TMD减振系统示意图。
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图4-1 单质点主结构的TMD减振原理
4.2 TMD减振分析结果
经过优化分析，当单个TMD质量为2t时的减振效果最佳，将TMD安装在连廊的跨中（黑色方框处），如图4-2所示。
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（a）长跨部分 （b）短跨部分
图4-2 TMD系统安装示意图
加装TMD前后节点的竖向加速度响应对比如图4-3所示。设置TMD后结构的竖向响应大幅下降，超限节点的加速度值均低于0.15m/s2，满足了人体舒适度的要求。
（b） GK7下短跨节点35232加速度响应对比
图4-3 峰值节点加速度对比
5 结论
高层结构室外连廊在随机人行荷载的作用下，其最大的竖向峰值加速度不满足限值0.15m/s2要求。通过加装TMD减振系统，连廊的竖向响应得到了很大的抑制，从而达到了规范对于舒适度的要求，实现了减振的目的。
参考文献：
[1]聂竹林杨强，陈培宇，包嗣海.某超限多塔高层结构连廊大震弹塑性分析及其减震控制[J].工程抗震与加固改造，2020，42（02）：53-61.
[2]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，2010
[3]王飞超，黄文成.行人不同步频下连体结构舒适度分析[J].广东土木与建筑，2019，26（08）：28-31.
[4]黄文成，张永山，汪大洋，李上伟.大跨钢箱梁人行桥振动响应分析与MTMD减振控制[J].结构工程师，2017，33（04）：160-167.