王瑋珺，倪冰乙，滕 莎，周宇昊，王 正

(南京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210037)

隨著體育事業(yè)的不斷發(fā)展，體育館成為人們?nèi)粘＿\(yùn)動(dòng)生活中不可或缺的一部分。體育館運(yùn)動(dòng)地板是體育館中一個(gè)最基本的功能單元，其功能主要體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)、保護(hù)、技術(shù)三個(gè)方面，與地板的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。地板的結(jié)構(gòu)性能由地板的組成材料和整體的構(gòu)造方式?jīng)Q定，結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)劣在很大程度上決定了場(chǎng)館的競(jìng)技種類(lèi)和競(jìng)技水平。結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性是指反應(yīng)結(jié)構(gòu)本身所固有的振動(dòng)特性，如自振頻率、阻尼比以及振型等，能有效表征結(jié)構(gòu)的性能。

1 國(guó)內(nèi)外對(duì)體育館運(yùn)動(dòng)地板的研究現(xiàn)狀

在國(guó)外，對(duì)于體育館運(yùn)動(dòng)地板的研究起步較早，如今已有完備的體系以及成熟的技術(shù)，而國(guó)內(nèi)對(duì)于運(yùn)動(dòng)地板的研究仍然處于發(fā)展階段。國(guó)內(nèi)對(duì)運(yùn)動(dòng)地板指標(biāo)的檢測(cè)缺少具體有效的檢測(cè)方法，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)生產(chǎn)使用的運(yùn)動(dòng)地板很難達(dá)到國(guó)外先進(jìn)國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外對(duì)于體育館運(yùn)動(dòng)地板的研究進(jìn)程與發(fā)展情況差距較大，德國(guó)、丹麥、美國(guó)、意大利和奧地利及日本等國(guó)家對(duì)于體育館運(yùn)動(dòng)地板的研究起步較早，尤以德國(guó)為代表，其體育木地板的結(jié)構(gòu)制造技術(shù)和運(yùn)動(dòng)功能的研究， 以及產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、性能和功能檢測(cè)系統(tǒng)及裝備等處于世界領(lǐng)先地位[1-6]。

在運(yùn)動(dòng)地板的生物材料研究方面，2005年楊振乾等在運(yùn)動(dòng)地板的涂層研究中通過(guò)對(duì)有機(jī)硅與乳液聚合得到復(fù)合乳液共聚物進(jìn)行粒度形貌分析與性能測(cè)定，發(fā)現(xiàn)以該材料為核心涂層材料可提高運(yùn)動(dòng)木地板的耐候性、防滑性和抗刮傷性等，提出通過(guò)調(diào)配成分中蠟質(zhì)分散體的量可實(shí)現(xiàn)對(duì)涂層靜摩擦系數(shù)的控制，且涂層的靜摩擦系數(shù)在DIN和ASTM標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)保持在0.4～0.6之間[7]。2009年，王志勇等從運(yùn)動(dòng)地板的定義以及功能要求入手，分析了制造竹制運(yùn)動(dòng)地板的可行性，并經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)了竹制運(yùn)動(dòng)地板的優(yōu)劣性。通過(guò)研究竹材的力學(xué)性能發(fā)現(xiàn)竹材在撞擊時(shí)能夠起到一定的緩沖作用，肯定了竹制運(yùn)動(dòng)地板抗拉強(qiáng)度更為突出，具有質(zhì)量輕、彈性好、抗振性能較佳等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠滿(mǎn)足運(yùn)動(dòng)地板對(duì)振動(dòng)負(fù)荷吸收率及防滑耐磨等的要求[8]。2012年，郭林通過(guò)應(yīng)用比較懸浮式拼裝運(yùn)動(dòng)地板和運(yùn)動(dòng)木地板，采用結(jié)合文獻(xiàn)分析訪(fǎng)談對(duì)比的方法進(jìn)行材料分析，認(rèn)為以前者為代表的地板材料將成為提升運(yùn)動(dòng)地板材料的發(fā)展趨勢(shì)[9]。2014年，王齊等采用正交試驗(yàn)法，研究涂飾工藝對(duì)木質(zhì)體育地板表面滑動(dòng)摩擦系數(shù)的影響。發(fā)現(xiàn)涂料種類(lèi)對(duì)其有顯著影響，而漆涂飾次數(shù)和面板砂光次數(shù)則無(wú)顯著影響[10]。2017年，程耀瑜等通過(guò)分析地板瑕疵檢測(cè)的圖像處理算法，采用光度立體測(cè)量技術(shù)、圖像分割及形態(tài)學(xué)處理，研究了LC11 軟木地板和荔枝紋PVC運(yùn)動(dòng)地板，分析氙燈老化對(duì)塑格懸浮式拼裝運(yùn)動(dòng)地板性能的影響，表明同時(shí)利用多套測(cè)算方法能夠更加準(zhǔn)確地檢測(cè)出地板瑕疵點(diǎn)的缺陷。若想對(duì)疵點(diǎn)檢測(cè)方法進(jìn)行優(yōu)化，需要提升地板檢測(cè)系統(tǒng)的配置[11]。2018年，何小剛等通過(guò)對(duì)使用滿(mǎn)足HG/T3747.1-2011要求的不同種材料研制的高彈性橡膠地板進(jìn)行試驗(yàn)分析，得到了較合適的橡膠地板原料配比，提出橡膠表面花紋深度及粗糙程度與地板的高彈性、耐磨性等特征具有相關(guān)性的重要結(jié)論，并分析了高彈性橡膠地板的優(yōu)勢(shì)所在[12]。2020年，王宏棣等以運(yùn)動(dòng)員與體育木地板的相互作用關(guān)系為出發(fā)點(diǎn)，研究運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)生理生化指標(biāo)與體育木地板運(yùn)動(dòng)功能的相關(guān)性，分析了運(yùn)動(dòng)地板材料并對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行實(shí)際測(cè)試，探討應(yīng)用運(yùn)動(dòng)生理生化指標(biāo)橫向比較不同結(jié)構(gòu)型式體育木地板功能性的方法[13]。

2 國(guó)內(nèi)外對(duì)地板結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)對(duì)地板動(dòng)力特性的研究相對(duì)較少，但近些年對(duì)不同地板動(dòng)力特性的檢測(cè)方法以及各種檢測(cè)儀器的綜合運(yùn)用不斷涌現(xiàn)，表明了國(guó)內(nèi)對(duì)地板動(dòng)力特性的重視程度得到了提升，并且有更大的研究空間。

2008年，Mabon Lynne等提出并開(kāi)發(fā)了一種振動(dòng)評(píng)估系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用有限元法考慮由地板每個(gè)部位上的動(dòng)態(tài)載荷引起的不同動(dòng)態(tài)影響，從而生成響應(yīng)的輪廓圖并確定關(guān)鍵區(qū)域，使得對(duì)完整地板的評(píng)估可以考慮建筑物在整個(gè)生命周期中使用的變化[14]。2011年，張建軍對(duì)研究體育館運(yùn)動(dòng)地板時(shí)應(yīng)如何合理選取系統(tǒng)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試分析，推測(cè)出相同場(chǎng)地不同區(qū)域地板的力學(xué)特性具有差異且與沖擊吸收等指標(biāo)存在相關(guān)性，提出了參照檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)選取檢測(cè)點(diǎn)位在檢測(cè)活動(dòng)中具有客觀代表性的主要結(jié)論，為科學(xué)精準(zhǔn)地開(kāi)展檢測(cè)活動(dòng)提供了理論依據(jù)[15]。2014年，劉陽(yáng)等對(duì)利用模態(tài)分析的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)方法證明結(jié)構(gòu)的頻率變化可用來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷定性，目前安全性鑒定標(biāo)準(zhǔn)主要檢測(cè)構(gòu)件的變形、損傷、材料性能等參數(shù)，直接確定結(jié)構(gòu)的安全性，著重于分析構(gòu)件的動(dòng)力特性[16]。2016年，熊磊等通過(guò)對(duì)PVC運(yùn)動(dòng)地板減振性以及發(fā)泡技術(shù)流程、機(jī)理進(jìn)行理論分析，概述了運(yùn)動(dòng)地板減振性的重要作用。對(duì)不同發(fā)泡劑的分解情況與PVC數(shù)值的改性進(jìn)行研究，得出振動(dòng)吸收要求在運(yùn)動(dòng)地板上具有廣譜性的重要結(jié)論，并提出發(fā)泡技術(shù)是提升運(yùn)動(dòng)地板質(zhì)量的主要技術(shù)攻克方向[17]。2018年，Carels Patrick等為了提高地板噪聲隔離效率并減少運(yùn)動(dòng)地板對(duì)沖擊水平的依賴(lài)性，開(kāi)發(fā)了一種新型地板。在不同的落錘能量水平下，完成了這一新型地板的實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其在一定落錘能級(jí)范圍內(nèi)顯著提高了結(jié)構(gòu)噪聲隔離的效率和減振性能[18]。2019年，柳旭等基于動(dòng)力特性將木地板整個(gè)結(jié)構(gòu)假設(shè)成一個(gè)簡(jiǎn)易的支梁系統(tǒng)，利用動(dòng)力測(cè)試原理，對(duì)一棟古建筑木地板結(jié)構(gòu)的不同位置進(jìn)行實(shí)際振動(dòng)測(cè)試，確定具體損壞位置以達(dá)到排除隱患的目的，最后得到基于結(jié)構(gòu)損傷后的固有頻率變化和未損傷頻率結(jié)構(gòu)陣型及數(shù)據(jù)的測(cè)量方法，對(duì)梁部結(jié)構(gòu)直接識(shí)別能夠提高識(shí)別精度的結(jié)論[19]。2020年，奚震勇等基于對(duì)復(fù)旦大學(xué)體育館二層籃球訓(xùn)練館與網(wǎng)球羽毛球訓(xùn)練館大跨度樓蓋的分析，設(shè)定不同工況，采用動(dòng)力時(shí)程法計(jì)算樓蓋豎向自振頻率，并根據(jù)振動(dòng)加速度分析樓蓋振動(dòng)舒適度，檢測(cè)二層樓板的自振頻率以及共振現(xiàn)象是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[20]。

3 存在的問(wèn)題

企業(yè)在生產(chǎn)鋪裝體育館運(yùn)動(dòng)地板時(shí)對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行不夠嚴(yán)格，導(dǎo)致質(zhì)量不合格以及施工不當(dāng)?shù)那闆r時(shí)有發(fā)生，且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)專(zhuān)用體育館運(yùn)動(dòng)地板的企業(yè)較少，體系化的運(yùn)動(dòng)地板供應(yīng)鏈較少，滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)體育館建設(shè)的需求，體育界及地板制造業(yè)缺乏對(duì)地板參數(shù)的統(tǒng)一認(rèn)知。

目前，我國(guó)在自主研發(fā)體育地板運(yùn)動(dòng)功能專(zhuān)業(yè)檢測(cè)設(shè)備方面進(jìn)展較慢，對(duì)于動(dòng)力特性研究的專(zhuān)業(yè)設(shè)備更是少之又少，雖然近年來(lái)運(yùn)動(dòng)地板材料性質(zhì)的專(zhuān)業(yè)研究增多，但對(duì)于運(yùn)動(dòng)地板動(dòng)力特性進(jìn)行的研究仍然有待提升。運(yùn)動(dòng)地板注重材料以及力學(xué)性能的研究，對(duì)材料的物理及力學(xué)性能也有很高的要求，這需要有對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境支持，但現(xiàn)階段我國(guó)在這方面有待加強(qiáng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著運(yùn)動(dòng)健身事業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所要求不斷提高，因此體育館運(yùn)動(dòng)地板所用材料及其結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的研究必不可少。對(duì)運(yùn)動(dòng)地板及其結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的研究可以提高體育館運(yùn)動(dòng)地板的品質(zhì)，提升我國(guó)運(yùn)動(dòng)地板的優(yōu)化設(shè)計(jì)水平。