青岛体育中心体育场看台结构动力特性测试

杨瑞建 俞尚宏 王春晖 焦 然

(1.青岛国信体育公司，山东 青岛 266035;2.青岛建设集团股份有限公司，山东 青岛 266035)

1 青岛体育中心体育场简介

青岛市体育中心体育场位于青岛市体育中心内，是青岛市的标志性大型公共体育建筑。体育中心体育场占地18万m2，设计容纳6万名观众，自1996年2月开始建设，1999年8月竣工。体育场主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构，框架结构高度约30 m，建筑总高度约42 m。框架柱主要截面尺寸为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为300 mm×750 mm，500 mm×800 mm，楼板采用预应力空心板上覆整浇层，厚度80 mm。主体框架结构上方覆有十分新颖的蒙膜张拉结构的巨型罩棚，覆盖场内观众席位，如图1所示。

图1 青岛体育中心体育场

为了解该结构的实际动力特性，采用基于环境激励的动力检测技术对体育场主体结构开展了现场测试，本文总结了看台结构测试的结果。

2 测试方法与步骤

2.1 测试仪器

本动力测试采用适用于建筑物振动测试的美国朗斯低频、高灵敏度压电加速度传感器(型号:LC0132T)，传感器灵敏度指标49.46 V/g～50.06 V/g，数据采集系统为16通道 SWX-01型高灵敏度采集仪，兼具信号放大与采集功能。振动测试仪器的系统构成如图2所示。

图2 测试系统与传感器

2.2 测试步骤

测试时将加速度传感器接到信号采集仪测量通道，采集仪通过USB线连接到电脑，接通电脑电源;然后对传感器进行编号，并将其和相应通道及采集点位置记录下来;打开采集仪电源，检查采集仪和电脑是否工作正常，然后进行仪器调试，检测采集仪器各个通道是否正常工作。若采集仪器各个通道正常工作，开始测试，并在测试结束时保存采集数据。测试过程中记录各项环境参数，减少人员走动对测试结果的影响，以保证测试结果的有效性。每组测试时间不少于30 min，测试频率统一定为200 Hz，测试记录的长度可保证后续谱分析的精度与分辨率。

2.3 测点布置

根据颐中体育场主体结构的特点，将其分为东看台、西看台、南看台及北看台四个子结构进行动力测试与性能评估。各部分子结构为变高度斜屋面的钢筋混凝土框架结构，如图3所示。

图3 子结构划分与斜板框架

图4 典型测点布置

图5 北看台59-58-57斜板

本测试选择在西看台和北看台子结构框架斜板上布置测点，进行看台斜板面的动力特性的测试。典型的测点位置和布置情况如图4所示，其中图4左为北看台57-58-59斜板，右为西看台73-74-1斜板。

3 测试结果

3.1 动力特性识别

采用谱分析方法进行动力特性识别，通过对实测振动信号分析获得看台的振动频率与振型阻尼比，典型实测振动信号与分析结果如图5，图6所示。

3.2 竖向振动特性

通过对实测振动信号分析和建立有限元分析模型，二者结果均表明:

1)北看台斜板竖向振动频率集中在12 Hz～18 Hz区间，其中第一、二阶振动频率稳定值约为12.5 Hz和15.8 Hz。北看台阻尼比测试值变化范围为1%～2%。2)西看台斜板竖向振动频率集中在12 Hz～18 Hz区间，第一、二阶振动频率稳定值为13.0 Hz和16.0 Hz。西看台阻尼比测试值变化范围为1%～2%。

图6 北看台63-62-61斜板

4 结语

北看台和西看台斜板竖向振动频率集中在12 Hz～18 Hz，按照英国混凝土协会(The Concrete Society)规范《预应力混凝土楼盖设计手册》(Concrete Society Technical Report 43，2005)的分类标准，看台斜板属于高频板。因此对看台斜板进行密集人群活动作用下的振动舒适度验算时应按照高频楼盖，以瞬态响应分析为主，阻尼比取1%～2%。