摘要
大跨度悬挂式楼盖因其独特的建筑造型、优良的结构性能以及较强的使用功能，在建筑结构领域应运而生。由于该类结构通常采用吊柱将子结构系统悬挂于顶部主承重构件上，导致竖向支撑刚度较普通楼盖偏小，人致荷载作用下的竖向振动舒适度问题更加突出。振动舒适度作为衡量人体振动感受的重要指标，逐渐受到工程界和学术界的重视，并发展成为轻柔结构设计的主要控制要素。如何精确且快速的对大跨度悬挂式楼盖人致竖向振动舒适度进行评估具有重要的实际应用价值和现实指导意义。 本文依托国家自然科学基金面上项目“结构三元被动减振理论与技术及其提升斜拉索振动控制效果研究”（51878274），以南京环球贸易广场超高层塔楼间的悬挂式连廊楼盖为工程背景，根据现场试验模态结果，开展了悬挂式楼盖有限元建模的有效性分析，提出了面向振动舒适度精确评估的整体和局部等效有限元建模方法；基于矩形薄板弯曲振动理论及能量原理推导了悬挂式楼盖的基频简化计算公式，开展了基频和峰值加速度的多因素影响性分析，并建立了人致荷载作用下竖向振动加速度的快速评估流程。主要研究结论如下： （1）在悬挂式楼盖的动力特性分析中，考虑装饰面层、结构附加质量和边界条件对悬挂式楼盖自振频率的影响，可提高整体有限元建模的有效性；将吊柱简化为沿其位置竖向分布的等效质量，并在吊点位置模拟竖向刚度可调的弹性支撑而建立的局部等效有限元模型，其动力特性与整体有限元模型和实测结果一致；基于楼板弯曲振动理论和能量原理推导的悬挂式楼盖基频简化公式，理论计算值与有限元值吻合良好；悬挂式楼盖的基频受肋梁间距、肋梁刚度、吊柱刚度、吊柱布置方式和楼面荷载因素的影响，设计时可采取有效结构措施使其自振频率满足振动舒适度规范的要求。 （2）人致荷载作用下悬挂式楼盖的动力响应分析中，采用局部等效有限元模型预测的悬挂式楼盖竖向加速度时程响应和20s均方根加速度响应与整体有限元模型始终保持一致，且在单人原地行走工况下的振动响应数值结果与实测结果吻合较好；规范中峰值加速度和均方根加速度的理论简化公式可用于步行荷载下悬挂式楼盖竖向振动舒适度的快速评估；悬挂式楼盖的峰值加速度受肋梁间距、肋梁刚度、吊柱刚度、吊柱布置方式和楼面荷载因素的影响，工程设计时可采取有效结构措施提高悬挂式楼盖的振动舒适度。 （3）调谐质量阻尼器（TMD）对悬挂式楼盖的振动控制研究中，单人原地行走43.93%，现场实测的均方根加速度由0.0095m/s2减小至0.0061m/s2，减振率为35.8%， （WP-1）工况下的有限元均方根加速度由0.0107m/s2减小至0.0060m/s2，减振率为本文提出的单层局部等效有限元模型可以代替整体有限元模型来预测TMD安装后悬挂式楼盖的实际振动响应；安装TMD后各类工况下楼盖的振动响应完全满足舒适度限值，4人同步跑（RP-4）时最高减振率可达到69%。
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