[實用新型]超高層建筑混合風振控制系統

有效

• 申請號: 201420553346.X
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN204098271U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 丁潔民;王立林;鄭毅敏;趙昕;林禎杉
• 申請（專利權）人: 同濟大學建筑設計研究院（集團）有限公司
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本實用新型涉及一種建筑用風振控制裝置，尤其是涉及一種超高層建筑混合風振控制系統。?

背景技術

超高層建筑結構自振周期較長，接近風荷載的卓越周期，屬于風敏感結構。由于超高層高、柔的特點，如果設計中風振考慮不足，輕則影響用戶正常使用，重則發生工程損傷和破壞，給人們的生命財產帶來重大損失。?

由于城市建設中節約土地的需求、高強輕質材料的發展、設計與施工技術的提高以及人們對于超高地標性建筑的渴望，超高層建筑越來越多的出現。由于風對結構的作用，超高層建筑設計中需要考慮的問題主要有：?

1)防止結構或構件過大的撓度或變形，避免由此引起的外墻、外裝飾材料的損壞；?

2)避免過大的風振使用戶產生不舒適感；?

3)避免反復風振動或極端風作用使結構或構件發生損壞。?

目前超高層建筑設計中，常通過剛度設計來控制結構的層間位移角，從而有效地防止結構或構件產生過大的撓度或變形。隨著業主對居住舒適性要求的提高，超高層建筑結構的風振控制愈發重要。?

隨著建筑高度的增加，結構的剛度不斷下降，由于加速度響應與結構剛度開四次方根成正比，通過提高結構剛度的方式降低加速度響應的效率太低。?

對于超高層建筑(高度大于500米)而言，比較有效地改善舒適度的方法是采用附加阻尼器進行振動控制。?

目前國內外高層建筑風振控制的實際應用中，較為常見的控制裝置大致有以下幾種：1、粘彈性阻尼器，2、液體粘滯阻尼器，3、調諧質量阻尼器(Tuned?Mass?Damper，TMD)，4、主動調諧質量阻尼器(Active?Tuned?Mass?Damper，ATMD)，5、調諧液?體阻尼器(Tuned?Liquid?Damper，TLD)，6、調諧液柱阻尼器(Tuned?Liquid?Column?Damper，TLCD)。?

在目前常見的幾種風振阻尼器中，利用TMD進行結構振動控制是一種高效性的被動控制方法。TMD由質塊、彈簧和阻尼系統組成，當結構在外激勵作用下產生振動時，帶動TMD系統一起振動，TMD系統產生的慣性力反作用到結構上對主結構的振動產生調諧作用，從而達到減小結構振動反應的目的。后來國內外學者針對單個TMD系統的理論和技術方法，提出了多調諧質量阻尼器(Multiple?Tuned?Mass?Damper，MTMD)，MTMD系統可對受較寬頻帶的外激勵的結構進行振動控制，效果明顯。現階段國內外學者對TMD系統進行了改進和擴展，形成了利用結構內部的設備、裝置等作為質量體對結構的振動能量進行消耗，簡稱ETMD。此系統克服了TMD系統需要增加額外質量的不足，減輕了系統承擔的負擔，目前該系統主要被應用于海洋平臺的振動控制。?

在目前常見的幾種風振阻尼器中，利用高層建筑中的水箱進行結構振動控制是一種經濟性的被動控制方法。目前利用固定水箱進行減振的研究成果主要包括TLD和TLCD。?

TLD是一種矩形、圓柱形或圓環形的水箱，利用液體運動時的側壓力提供減振力。TLCD是一種成U型的等截面管狀水箱，管道中間安設有一個增加液體運動阻尼的隔板，水箱下部直接固定在結構上，當結構受振時帶動水箱內的水晃動，這種晃動所引起的水平慣性力對水箱壁的作用構成了其對結構的激振力，從而減小結構振動。后來有研究人員提出了多調頻液柱阻尼器(Multiple?Tuned?Liquid?Column?Damper，MTLCD)，研究結果表明其具有較好的控制效果，但這種風振控制系統的所有水箱均設置在同一樓層。?

由于考慮抗震、抗風、經濟性以及建筑美觀的緣故，超高層建筑的平面通常隨著樓層的增高而逐漸縮小。然而，這使得頂部的結構樓層無法設置體積過大的TLCD或MTLCD，從而嚴重限制了其在工程中的應用。此外，一般高度高層建筑通常只在建筑頂部設置單個消防水箱，隨著建筑高度的增加，超高層建筑通常沿建筑高度不同分區設置多個消防水箱。為了充分利用上述特點，有研究人員提出沿豎向分布的多調頻液柱阻尼器(Vertical?Dimension-Multiple?Tuned?Liquid?Column?Damper，VD-MTLCD)。?

發明內容

本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種安全可靠、低投入、高效率的超高層建筑混合風振控制系統。?

本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：?