青島體育中心體育場(chǎng)看臺(tái)結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性測(cè)試

楊瑞建 俞尚宏 王春暉 焦 然

(1.青島國(guó)信體育公司，山東 青島 266035;2.青島建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，山東 青島 266035)

1 青島體育中心體育場(chǎng)簡(jiǎn)介

青島市體育中心體育場(chǎng)位于青島市體育中心內(nèi)，是青島市的標(biāo)志性大型公共體育建筑。體育中心體育場(chǎng)占地18萬(wàn)m2，設(shè)計(jì)容納6萬(wàn)名觀眾，自1996年2月開(kāi)始建設(shè)，1999年8月竣工。體育場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)高度約30 m，建筑總高度約42 m?？蚣苤饕孛娉叽鐬?00 mm×500 mm，500 mm ×750 mm，500 mm ×800 mm 以及 1 000 mm ×2 000 mm，框架梁主要截面尺寸為300 mm×750 mm，500 mm×800 mm，樓板采用預(yù)應(yīng)力空心板上覆整澆層，厚度80 mm。主體框架結(jié)構(gòu)上方覆有十分新穎的蒙膜張拉結(jié)構(gòu)的巨型罩棚，覆蓋場(chǎng)內(nèi)觀眾席位，如圖1所示。

圖1 青島體育中心體育場(chǎng)

為了解該結(jié)構(gòu)的實(shí)際動(dòng)力特性，采用基于環(huán)境激勵(lì)的動(dòng)力檢測(cè)技術(shù)對(duì)體育場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，本文總結(jié)了看臺(tái)結(jié)構(gòu)測(cè)試的結(jié)果。

2 測(cè)試方法與步驟

2.1 測(cè)試儀器

本動(dòng)力測(cè)試采用適用于建筑物振動(dòng)測(cè)試的美國(guó)朗斯低頻、高靈敏度壓電加速度傳感器(型號(hào):LC0132T)，傳感器靈敏度指標(biāo)49.46 V/g～50.06 V/g，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為16通道 SWX-01型高靈敏度采集儀，兼具信號(hào)放大與采集功能。振動(dòng)測(cè)試儀器的系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)與傳感器

2.2 測(cè)試步驟

測(cè)試時(shí)將加速度傳感器接到信號(hào)采集儀測(cè)量通道，采集儀通過(guò)USB線(xiàn)連接到電腦，接通電腦電源;然后對(duì)傳感器進(jìn)行編號(hào)，并將其和相應(yīng)通道及采集點(diǎn)位置記錄下來(lái);打開(kāi)采集儀電源，檢查采集儀和電腦是否工作正常，然后進(jìn)行儀器調(diào)試，檢測(cè)采集儀器各個(gè)通道是否正常工作。若采集儀器各個(gè)通道正常工作，開(kāi)始測(cè)試，并在測(cè)試結(jié)束時(shí)保存采集數(shù)據(jù)。測(cè)試過(guò)程中記錄各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)，減少人員走動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，以保證測(cè)試結(jié)果的有效性。每組測(cè)試時(shí)間不少于30 min，測(cè)試頻率統(tǒng)一定為200 Hz，測(cè)試記錄的長(zhǎng)度可保證后續(xù)譜分析的精度與分辨率。

2.3 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)頤中體育場(chǎng)主體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，將其分為東看臺(tái)、西看臺(tái)、南看臺(tái)及北看臺(tái)四個(gè)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力測(cè)試與性能評(píng)估。各部分子結(jié)構(gòu)為變高度斜屋面的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 子結(jié)構(gòu)劃分與斜板框架

圖4 典型測(cè)點(diǎn)布置

圖5 北看臺(tái)59-58-57斜板

本測(cè)試選擇在西看臺(tái)和北看臺(tái)子結(jié)構(gòu)框架斜板上布置測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行看臺(tái)斜板面的動(dòng)力特性的測(cè)試。典型的測(cè)點(diǎn)位置和布置情況如圖4所示，其中圖4左為北看臺(tái)57-58-59斜板，右為西看臺(tái)73-74-1斜板。

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 動(dòng)力特性識(shí)別

采用譜分析方法進(jìn)行動(dòng)力特性識(shí)別，通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)分析獲得看臺(tái)的振動(dòng)頻率與振型阻尼比，典型實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)與分析結(jié)果如圖5，圖6所示。

3.2 豎向振動(dòng)特性

通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)振動(dòng)信號(hào)分析和建立有限元分析模型，二者結(jié)果均表明:

1)北看臺(tái)斜板豎向振動(dòng)頻率集中在12 Hz～18 Hz區(qū)間，其中第一、二階振動(dòng)頻率穩(wěn)定值約為12.5 Hz和15.8 Hz。北看臺(tái)阻尼比測(cè)試值變化范圍為1%～2%。2)西看臺(tái)斜板豎向振動(dòng)頻率集中在12 Hz～18 Hz區(qū)間，第一、二階振動(dòng)頻率穩(wěn)定值為13.0 Hz和16.0 Hz。西看臺(tái)阻尼比測(cè)試值變化范圍為1%～2%。

圖6 北看臺(tái)63-62-61斜板

4 結(jié)語(yǔ)

北看臺(tái)和西看臺(tái)斜板豎向振動(dòng)頻率集中在12 Hz～18 Hz，按照英國(guó)混凝土協(xié)會(huì)(The Concrete Society)規(guī)范《預(yù)應(yīng)力混凝土樓蓋設(shè)計(jì)手冊(cè)》(Concrete Society Technical Report 43，2005)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，看臺(tái)斜板屬于高頻板。因此對(duì)看臺(tái)斜板進(jìn)行密集人群活動(dòng)作用下的振動(dòng)舒適度驗(yàn)算時(shí)應(yīng)按照高頻樓蓋，以瞬態(tài)響應(yīng)分析為主，阻尼比取1%～2%。