青島體育中心體育場看臺結構動力特性測試

楊瑞建 俞尚宏 王春暉 焦 然

(1.青島國信體育公司，山東 青島 266035;2.青島建設集團股份有限公司，山東 青島 266035)

1 青島體育中心體育場簡介

青島市體育中心體育場位于青島市體育中心內，是青島市的標志性大型公共體育建筑。體育中心體育場占地18萬m2，設計容納6萬名觀眾，自1996年2月開始建設，1999年8月竣工。體育場主體結構為現澆鋼筋混凝土框架結構，框架結構高度約30 m，建筑總高度約42 m。框架柱主要截面尺寸為500 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，樓板采用預應力空心板上覆整澆層，厚度80 mm。主體框架結構上方覆有十分新穎的蒙膜張拉結構的巨型罩棚，覆蓋場內觀眾席位，如圖1所示。

圖1 青島體育中心體育場

為了解該結構的實際動力特性，采用基于環境激勵的動力檢測技術對體育場主體結構開展了現場測試，本文總結了看臺結構測試的結果。

2 測試方法與步驟

2.1 測試儀器

本動力測試采用適用于建筑物振動測試的美國朗斯低頻、高靈敏度壓電加速度傳感器(型號:LC0132T)，傳感器靈敏度指標49.46 V/g～50.06 V/g，數據采集系統為16通道 SWX-01型高靈敏度采集儀，兼具信號放大與采集功能。振動測試儀器的系統構成如圖2所示。

圖2 測試系統與傳感器

2.2 測試步驟

測試時將加速度傳感器接到信號采集儀測量通道，采集儀通過USB線連接到電腦，接通電腦電源;然后對傳感器進行編號，并將其和相應通道及采集點位置記錄下來;打開采集儀電源，檢查采集儀和電腦是否工作正常，然后進行儀器調試，檢測采集儀器各個通道是否正常工作。若采集儀器各個通道正常工作，開始測試，并在測試結束時保存采集數據。測試過程中記錄各項環境參數，減少人員走動對測試結果的影響，以保證測試結果的有效性。每組測試時間不少于30 min，測試頻率統一定為200 Hz，測試記錄的長度可保證后續譜分析的精度與分辨率。

2.3 測點布置

根據頤中體育場主體結構的特點，將其分為東看臺、西看臺、南看臺及北看臺四個子結構進行動力測試與性能評估。各部分子結構為變高度斜屋面的鋼筋混凝土框架結構，如圖3所示。

圖3 子結構劃分與斜板框架

圖4 典型測點布置

圖5 北看臺59-58-57斜板

本測試選擇在西看臺和北看臺子結構框架斜板上布置測點，進行看臺斜板面的動力特性的測試。典型的測點位置和布置情況如圖4所示，其中圖4左為北看臺57-58-59斜板，右為西看臺73-74-1斜板。

3 測試結果

3.1 動力特性識別

采用譜分析方法進行動力特性識別，通過對實測振動信號分析獲得看臺的振動頻率與振型阻尼比，典型實測振動信號與分析結果如圖5，圖6所示。

3.2 豎向振動特性

通過對實測振動信號分析和建立有限元分析模型，二者結果均表明:

1)北看臺斜板豎向振動頻率集中在12 Hz～18 Hz區間，其中第一、二階振動頻率穩定值約為12.5 Hz和15.8 Hz。北看臺阻尼比測試值變化范圍為1%～2%。2)西看臺斜板豎向振動頻率集中在12 Hz～18 Hz區間，第一、二階振動頻率穩定值為13.0 Hz和16.0 Hz。西看臺阻尼比測試值變化范圍為1%～2%。

圖6 北看臺63-62-61斜板

4 結語

北看臺和西看臺斜板豎向振動頻率集中在12 Hz～18 Hz，按照英國混凝土協會(The Concrete Society)規范《預應力混凝土樓蓋設計手冊》(Concrete Society Technical Report 43，2005)的分類標準，看臺斜板屬于高頻板。因此對看臺斜板進行密集人群活動作用下的振動舒適度驗算時應按照高頻樓蓋，以瞬態響應分析為主，阻尼比取1%～2%。