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1、广州新客站振动舒适度研究高昂1 盛平1 ，王轶1 ，张楠2 ，甄伟( 1 北京市建筑设计研究院t O O e 4 5 ；2 北京交避大学。1 1 3 0 0 4 1 )【提要】针对广州新客站站桥合一的特点，分析了高速列车通适时其振动对候车室舒适度的影响，同时对候车室犬跨钢桁架楼盖在人行荷栽下的舒适度进行了分析研究结果表明，高速列车通过时，候车室盼振动峰值加速度介于商业建筑与人行天桥之间；大跨度楼盖在人行荷载下的峰值加速度可以满足舒适度要求。【关键词】f 广卅新客站；振动舒适度；振动；钢结构1 工程概遘建筑结构设计既要保证安全性，也要保证其实甩，I 生、舒适性。列车高速运行导致的高架桥梁的振动会
2、引起建设在其上建筑物的振动及周围建筑物的振动，这样长期孵振动- 易使建筑物产生振动疲劳破坏，缩短建筑物的侵膊寿命，降低使用者的舒适度，因此有效地控制振动的产生，阻止振动的传播、使振动的水平控制在工程和人们可接受的水平是一个亟需解决的课题。广州新客站共有2 4 条至l 上发线和4 条商速( 速度大于2 0 0 k i n b ) r 列车正线。火车从一层顶穿过，也就是从框架结构房屋的中闻穿过( 见匿l ，这样，赢速通过的火车振动；c 睡房屋产生的影响将成力我们研究盼重点。阻1 广州新客站黜蕊示意图列车运动对建筑物振动的影响是一个复杂的问题，运动中的哪车将自身的振动能量通过轨道、枕木等传给桥梁，再
3、传给桥墩、桩基，最后通过地基土壤传给周闹的建筑物这种振动传递是一个1 仁常复杂的过程。广州新客站振动的传递比股f ；i J 个叶建筑物振动I 勺传递要复祭的多之上要+ j 翼仃弼j 雹筑物结构休系和功能布霄有黄，J ，中l , h 熏铕物中问窄过线鸭绣7 f ：- - 1 7 q 1 椰趣所j H ：r 柏- , ：t l |结构国内尚属首创。各层质量和刚度严重不均匀一层很大，二、三的层相对较小。质置相对较小和刚度相对较骑的框架结构对抵抗烈车的振动将不是很存利。下匿穗候车室正线区域的截面匿，从图中可以看出各层的功能及分缝位置。3 8 0Sz 三I 曩车主巷lJI 三呈ln。，塑塑兰 塑坚I 擎
4、塑!荨l 。：列延蕊蕊1陆岗世弹哂刁厂r 、7 ! bh 一詹l ，I ! IL；出I当II IH f 广一删喇口。b Ht ：1l 盯 _ f国2 备层功能示意匦必了降低高速列车对候车室振动的影唷，我们在芷线轨道襁到发线轨道闻设置i 结境缸缝，这样可有效陶减小高速列车对建筑物振动盼宜接影畹。也即硪小对候率室振动鲶影噙。2 楼盖振动舒适度问题近年来，国随对振动对 位I I 二E = 作生活舒适度的影响，越来越关注，雷辨已对此进行过一 些研究并发布过一些标准。楼盖振动限制墩决予人对振动的感觉，穴对楼盖振动撇觉取决予楼盏振动的大小秘持续瞰闭，取决予人所处f l 莹环境和人所从事阮活动，取决于人盼生
5、理反应，还与人体所处的姿势有关。站立的人对频率先4 。8 譬切的振动最敏感，而躺卧盼贝嚏对频率为I - 2 H z 睁乎振动最敏感。从各个时期和各国的规范、标准可以看出，舒适度评价标准比较复杂，评价方式也很多。国际标准他纽织I S o ) 通过测定人财步衙荷载的感知廑，确庭了令基本标准，即通过限锹最大加速度来规定不民甩途盼建筑物对步行荷载的抗振指标m 。根据此标准，可接受的峰值加速度数僮与楼盏结构的振动凝率相关，当振动频率在4 嬲孥之间酵，人嚣葩住宅。办公可攘受盼峰值船速度为O ：0 0 5 9 , , 在商业、餐厅走道可接受筋峰值加速度为I ) 0 1 5 9 ，在室外人行天桥可接受阮峰值加
6、速度为0 0 5 9 。采甩考虑结构的质量、网H 度、阻尼以：及步行荷载的时程分析方法，分析结果会更为准确，而且由于人体对振动的感知是由振动加速度或振动速度决定的。所以评价建筑物的使川性能时综合进行时程分析乖“频域分折才可得出台理的结果。3 高速列车对楼层振动影响的初步分析3 ，l 计算摸型作j 0 岍宄的第步，鉴1 j 乍i 站n 0 站掏特j ? i ，选扦j j 也州- d r ：。丑立j 爿匀止线站：。正l i 发! 戈结构进行分析计算。3 8 1。群前B 阶拄型见匿4 ，第一阶振型 一习i l !第二阶振型t 薅箍蟛：，：。鸹矾一 秽母I 泸。9第三瞬振型第四阶振型I第五盼振型第六阶
7、振型图4m 车振动舒适度研究模型振型凰由于髓避乏透过列车的酶研餐料，计算采甩国产先锋号列车组进行计算，该车绲为6辆编组。其中第 ，3 、4 、6 车为动车，第2 、5 车为拖车，每隼全长2 , 55 r a ，定距Z S m 轴距螬m 。魂车辅重t 4 A 拖车轴重1 35 c 。撤据轨道每作和运营条件选择秦沈线实钡t 轨道不平0 匦作先系统激励。诙不平顺样本有一定的代表性，莅国内科研秆工程顿域得到广泛认可，档普遍认为是一种适于进行r 鲫一2 。l b H m 速度的铁路魂力仿真分析瞬不平顺激威。谛算中栗聪币平J 匾样本序州全kZ S 0 0 t a 不平顺目t 矗湃距( 2 5 m ，其赢低
8、下平顺幅值舟8 5 9 n m T ，水平不平顺梧值为3 驰| n m 。火车站候车童属于 员嘈杂的公共场所，其舒适度限债应舟于商场建筑和宝外凡幅天桥 的之匝。本研究毗候车宣楼板( 目口模型中立牲项 盼横，竖舱庸加速疰作为候车室的加建度并时此作为评判的限制指标。30 计算结果殛待析 E 用北京交通尤学结梅动力分析软件D R V B 85 ，计算了雷产先锋号列车组毗2 0 0 1 n n h 通过广f 新客站正线时的结构加速度响应，该程序将车辆一结构相互作甩阃题舟为车# 旰系绕和结梅子系统两部升考虑。阱月口傩动力学方法模攒车辆子系统以有限元法榜型缡柑子系统，眯改进瞬K a l k e F 蠕滑理
9、论和轮轨密贴假定定义轮轨问横，竖向作甩力，毗时程积分方 法求解车桥体系的动力方程。该程序已经京沪高速铁路、秦洗客运专线亩京南站、涮l H b站、新武汉站等多项火班、重点项目崆讧兄仃计算精度两计算稳定陛好的特j 、F 雉绱卫输山T 驯下j _ 丑l ! 什站2 吣州1 【q 拊f i Hn _ 而艟竖向枷女应衍1 m 。H7 。“累：j ：l 、竖问加垃雎”) 一j 出现业* 1 ：o P 蛐凹二叭i柱Z 接竖舟盘或：童度三垃表寮。u2 h “g? i h i n “UI ，：2 5 2 5O 0 0 2 30 0 0 3 80 0 0 4 41 52 5 2 5O 0 0 3 50 0 0 6
10、 90 0 0 7 71 72 32 50 0 0 4 800 0 2 80 0 0 5 61 92 3 2 50 0 t 3LO ( ) 0 4 30 0 1 3 82P2 I 5 00 0 0 8 20 0 0 4 30 0 0 9 32 ，2 I 5 00 ( ) 0 6 7O ，0 0 5 50 0 0 8 72 52 I 5 00 0 0 4 60 O l5 30 0 1 6 02 72 1 5 0 0 0 0 4 4O 0 【8 00 0 1 3 5i2 9：Z I 5 00 q 0 7 2 ii0 0 6 “ 3 9：0 0 0 8 2r：3 一tiZ h 5 0融0 1 2 0
11、0 0 0 3 H 仉0 1 2 4、船2 I , 2 90 0 0 2 40 0 0 3 牢0 0 0 4 23 92 t 巧0 0 0 3 5 ：O 0 1 0 6o 0 1 1 2， 3 7；2 1 2 SO 0 0 3 Z10 0 0 卵O 0 1 0 2 3 92 1 2 5 0 0 0 2 jO o D 3 50 0 0 4 2ga o e互i ：拿：；：正皿I槲帅O24田皿u循蕾O2舢0l O位坤嚼慢蕾付n帅-，I最太横向= 加速度时程最犬竖向加速度时程图5 候车室地面横、竖向加速度的时程计算结果显示，所研究结构柱顶最大横、竖向合成加速度为良0 1 8 5 9 ，可认为候车室楼板
12、的振动加速度不超过该数值，满足室外人行天桥的振动加速度标准，但未能达至其关予商场、候车室的振动加速度标准。4 候车室大跨钢桁架的振动特性分析4 1 结构币置蛱车室钢桁架区，位1 ：止线的上：，跨度力 4 4 7 5 m 莱J t j 单i i i J - 制f fJ 架纳构 1 ：蕞，蹦j铁路限界的婴求桁架结构忠衙膨1 i 卫缘j t 可。) 为2 4 5 0 。铰谈支承两边的钢筋濉；罐I - 缩融I ，托裂一岂要琦f ，：- ，| 。q 。J - 。 1 ， 1 7 I j x 打j ? 矗：? t ：5 c ，甚Z ：i 譬王：7 ：_ 麓【j ：，；0 挣一r ，翻：| _ 车室钢桁架区
13、结构布置幽局部。二二If日lltl8if1，I ，I 圳洼：j删l ： ! - ! i tj ：! I；! ! ：l ? ：；：。1：! 1：；8萨869图6 候车室钢桁架区结构布置豳龟2 馔车室犬跨度楼盖的振魂问题。馘固1 【所示白缸楼盖为侈唾采甩三维有限元计算程序砌D A s G E N 建立计算模型如匦7 。函7 候车室钢桁架区舒适度分析模型通过模态分析褥到的前六阶自振周期见表3 。 ：跨鹰楼蒜自振频率2 i 二燃岳冀 嫩! “! f E Il ：；j 0 J ：婚I ；，t执囊巧了二- ；b 4 1j 0 ：- 二3( ) 3 8 9 5：5 6 7 5l幸10 3 7 62 6 5
14、9 9， 0 3 4 0 62 9 3 6 I矗10 33 3 3 ，前5 阶自振频率均小于3 t i z ，第l 、2 阶振型瞄见图吼结街的竖f 旬第一馨振频率和人正常行走、跳跃的频率接近，因此容易产生共振。尽管结构的强度、变形均 畿最规范限僖。还是有必要对络构火霜舒适虞醑题进行进一步研究。根据绪梅自攘颁南鸯2 4 6 舷，可睇缀也3 8 5满足舒适度要求的峰值加速度数值抛0 0 1 8 7 9 。第t 阶振型 蛩8 楼盖结构振型惺5 候车室犬跨度楼盖的舒适度研究近年来的研究实践表瞬控铆人员活动弓 起的楼盖振动，葡欧简优为三种模型用于指导实际玉程设计。1 ) 共振模型。人们的步行活动产生鲍重
15、复魄分布子楼盖盼作用步频，火约为1 5 2 6 融故当楼盖竖向自振频率低于3 研z 时，就可能由于接近步行作用频率而发生共振，其幅值大，l 、取决于楼盖体系静阻尼魄。楼盖振动主要由第一振型低频所控制。( 2 ) 变形模型。对予轻楼盖，电于质量轻，其竖向画振频率通常大予t 0 鼢。人们衙走或物体堆放歌起楼盏变形过大时，同样会弓 起不舒适感觉。控制这类楼蔷振动的晃一重要指标挺控帛楼盖在活葡载下的刚度变形。3 ) 脉冲振动模型。楼盖自振频率8 1 5 舷时，行走脉冲将弓 起不可接受的楼盖振动。脉冲振动模型采用牛顿定律计算脉冲引起的楼盖振动速度。对于本工程楼盖，适用的是第( 1 ) 种模型，候车室I | I 勺= 建筑功能为进站通道和候车区，根据实际可船出现酶不利情况，取一殉人回相位同频率通过和大量人杂乱通过两种卫况进行分栀。5 卫计算参数盼选取人员行走激励下的舒适度研究参数选取原财，简要介绍如下。，I ) 材料参数：考虑动力荷载的影晚，对混凝土的弹性模型乘以1 2 的动力影响系数?2 ) 阻尼比：考虑到候车室比较空旷，隔墙、家具等非结构构什较少。参考A S C C I S Cn ：J 规定谝丁f 录叶2 j 也取
