Page 54 - 《振动工程学报》2026年第5期

第 39 卷第 5 期 振 动 工 程 学 报 Vol. 39 No. 5
2026 年 5 月 Journal of Vibration Engineering May 2026

体 育 馆 张 弦 梁 -混 凝 土 板 组 合 楼 盖 结 构

竖 向 振 动 舒 适 度 研 究

张 壮 ， 李 阳 ， 汪志昊 ， 胡明祎 ， 陈爱玖 ， 许艳伟 1
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（1. 华北水利水电大学土木与交通学院，河南 郑州 450045；
2. 国机集团科学技术研究院有限公司国机集团工程振动控制技术研究中心，北京 100083）
摘要：为实现人致荷载作用下体育馆张弦梁-混凝土板组合楼盖竖向振动舒适度的快速评估，基于能量原理推导了楼盖的竖向
基频计算公式，提出了人群跳跃荷载模拟方法与加速度响应计算方法；分别开展了楼盖动力特性和人致振动响应的有限元仿
真分析与现场实测；总结建立了体育馆张弦梁-混凝土板组合楼盖竖向振动舒适度快速评估与优化方法。结果表明：楼盖竖向
基频理论计算结果、人群跳跃荷载下楼盖竖向加速度响应理论计算结果与相应有限元模拟以及试验结果均吻合较好；适当减
小梁间距、优化撑杆长度等方式有助于提升楼盖的竖向振动基频和振动舒适度。
关键词： 张弦梁-混凝土板组合楼盖；振动舒适度；竖向基频；现场实测；有限元仿真
中图分类号：TU398.7；TU311.3 文献标志码：A DOI：10.16385/j.cnki.issn.1004-4523.202406019

Research on vertical vibration comfort of the gymnasium’s cable supported beam

structure-concrete slab composite floor system

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ZHANG Zhuang ，LI Yang ，WANG Zhihao ，HU Mingyi ，CHEN Aijiu ，XU Yanwei 1
（1.School of Civil Engineering and Transportation，North China University of Water Resources and Electric Power，
Zhengzhou 450045，China；2.Engineering Vibration Control Technology Research Center of State Machinery Group Science
and Technology Research Institute Co.，Ltd.，Beijing 100083，China）
Abstract： To achieve a rapid assessment of vertical vibration comfort in the gymnasium’s cable supported beam structure-concrete slab
composite floor under human-induced loads, the formula for calculating the vertical fundamental frequency of the floor is derived based on the
energy principle, and a method for simulating crowd jumping loads and calculating acceleration responses is proposed. Finite element
simulation analyses and field measurements of the floor’s dynamic characteristics and human-induced vibration responses are conducted.
Subsequently, a rapid assessment and optimization method for vertical vibration comfort in the gymnasium’s cable supported beam structure-
concrete slab composite floor is established. The results indicate that the theoretical calculations of the floor’s fundamental frequency and the
acceleration responses under crowd jumping loads align well with corresponding finite element simulations and experimental results. Reducing
beam spacing and optimizing strut length are effective in enhancing the floor’s vertical vibration fundamental frequency and vibration comfort.

Keywords：cable supported beam structure-concrete slab composite floor；vibration comfort；vertical fundamental frequency；field test；finite
element (FE) simulation

大跨度楼盖结构具有轻质、美观等特点，同时能 结构基频和峰值加速度是目前楼盖振动舒适度
够较好地满足结构功能需求，广泛应用于体育馆等 评估的关键指标 [5-6] 。周建民等 [7] 通过能量法，结合
公共建筑 。其中张弦梁结构由刚性构件和柔性构 有限元模型对比，提出了有肋楼盖自振频率的简化
[1]
件复合而成，具有形状稳定性较强、刚度性能较好 计算公式。谢伟平等 [8] 基于内力平衡原理，建立了
且自重较轻的特点，得到了快速发展 [2-4] 。相较于常 简化层合梁和精细层合板模型。刘开国 [9] 采用能量
规张弦梁结构，体育馆张弦梁-混凝土板组合楼盖结 变分原理对张弦梁框架的静力特性和动力特性进行
构柔度更大，频率更低，人致激励突出，在使用过程 了分析，并推导出其简化计算公式。LI 等 [10] 基于能
中易引起振动舒适度问题。 量法推导了预应力混凝土钢架索梁楼盖体系基频公

收稿日期：2024-06-08；修订日期：2024-07-30
基金项目：国家自然科学基金资助项目 (52378300)；河南省杰出青年科学基金资助项目 (242300421014)