鋼桁架一砼樓屋蓋自振頻率計算方法的幾點思考

朱繼忠

[摘要]在一些體育類建筑中，當樓面、屋面因功能要求常常采用鋼管桁架上鋪混凝土板結構，在桁架結構樓蓋舒適度分析時，考慮樓板剛度貢獻，其豎向自振頻率、樓蓋豎向振動峰值加速度等結果會有一些有利影響。本文通過舉例進行計算對比分析，闡述在考慮樓板貢獻時豎向自振頻率計算方法。

[關鍵詞]鋼桁架；砼樓蓋；豎向自振頻率

文章編號：2095 - 4085（2018） 08 - 0011 - 02

某案例中游泳館屋蓋，主跨34m，屋面為種植屋面+局部鋪磚上人屋面，屋面桁架中心矢高2. 3m，中心距2. 9m，桁架上下弦均采用雙鋼管，管距0.6m，上弦最大斷面為￠219×24，下弦最大截面為￠219×20，腹桿￠120 x10～￠140 x12。桁架上鋪1.0厚波高51mm的鍍鋅壓型鋼板+100厚C30現澆砼。屋面做法厚度均為500mm（圖1）。

本文采用三種不同計算方法分析屋蓋的自振頻率，分別為單榀桁架分析法，1.單榀桁架分析法，2.空間桁架+樓板單元分析法（表1）。

三種方法計算結果主要結果如下：

結果分析如下。

1.自振頻率值：分析法1<分析法2<分析法

3，分析法1。

2.分析法1因未考慮樓蓋貢獻，其得出的自振頻率值最低。

3.分析法2考慮了樓板的剛度貢獻，上弦管如圖2所示，采用了截面設計器進行定義，雖然截面幾何中心與下弦中心間的距離也為2. 3m，模型中實際鋼管中心及樓板均低于實際設計位置，其計算出來的自振頻率居中，也低于實際值。

4.分析法3中采用的模型，其中鋼管及樓板最接近于實際設計位置，計算出來的自振頻率最高，相對于不考慮樓板剛度貢獻的結果高出15%左右。該模型的成立的關鍵點就是必須保證砼樓板與桁架上弦能夠共同工作、協調變形。實際設計中由于樓板與鋼管上弦采用栓釘連接，根據計算，通過調整栓釘直徑及間距，滿足兩者之間的協調變形不難做到。

注l：雖然本案例中桁架自振頻率仍低于規范對“大跨度樓蓋的自振頻率不宜3Hz”的要求，但本案例屋頂主要為種植土屋面配少量人行鋪裝屋面，本身屋面較重，屋面活動人員數量有限，固本項目不需作進一步的人行激勵荷載下的樓蓋豎向振動加速度分析。

綜上所述，在實際結構設計中，計算豎向自振頻率時宜盡量采用有樓板剛度貢獻的計算方法，其得出的結果更趨于實際，對于需要進一步豎向振動分析及配置減振系統項目，豎向自振頻率是一個比較關鍵的中間參數。

參考文獻：

[1]北京金土木軟件技術有限公司、中國建筑標準設計研究院聯合編著.sap2000中文版使用指南[M].北京：人民交通出版社，2016.