[發(fā)明專利]具有雙重調(diào)諧質(zhì)量減振功能的施工鋼平臺(tái)模架體系

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710665691.0
• 申請(qǐng)日: 2017-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107237503B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何浩祥;范少勇;許洪剛;王瑋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): E04G21/16
• 分類號(hào): E04G21/16;F16F15/04
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

具有雙重調(diào)諧質(zhì)量減振功能的施工鋼平臺(tái)模架體系，是將傳統(tǒng)整體爬升鋼平臺(tái)模架體系與結(jié)構(gòu)主體的固接形式改為由摩擦支座連接的底部可滑動(dòng)形式，利用鋼平臺(tái)模架體系質(zhì)量進(jìn)行調(diào)諧減振控制，同時(shí)減小由地震或風(fēng)荷載產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)主體和模架體系的振動(dòng)。材料堆放區(qū)平臺(tái)也安有摩擦擺支座，并采用調(diào)諧質(zhì)量減振的方式進(jìn)一步降低結(jié)構(gòu)主體和模架體系的振動(dòng)，從而使整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)成為雙重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，實(shí)現(xiàn)雙重調(diào)諧質(zhì)量減振。通過(guò)改變支座剛度和材料堆放區(qū)平臺(tái)質(zhì)量等參數(shù)實(shí)時(shí)適應(yīng)不同施工過(guò)程時(shí)的結(jié)構(gòu)頻率，從而達(dá)到更佳的減振效果。該鋼平臺(tái)模架體系的調(diào)諧質(zhì)量減振功能和正常使用功能可以隨時(shí)切換，使用靈活。本發(fā)明屬于土木工程的抗風(fēng)、抗震和減震技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

具有雙重調(diào)諧質(zhì)量減振功能的施工鋼平臺(tái)模架體系，本發(fā)明屬于土木工程抗風(fēng)、抗震和減震技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來(lái)國(guó)內(nèi)國(guó)外高層、超高層建筑的高度不斷攀升，而且建筑的體型越來(lái)越復(fù)雜，不規(guī)則結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，這對(duì)于結(jié)構(gòu)的抗震都是十分不利的。我國(guó)處于地震多發(fā)區(qū)，高層建筑抗震設(shè)防和抗風(fēng)減振更是工程設(shè)計(jì)面臨的迫切任務(wù)。為保證高層結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)安全，達(dá)到安全和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一，有必要提高高層結(jié)構(gòu)的抗振能力。超高層建筑施工工期較長(zhǎng)，有的建筑工期長(zhǎng)達(dá)四五年，因此在施工期間是很可能遭遇到較強(qiáng)烈的地震作用或強(qiáng)風(fēng)的。然而我國(guó)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范在施工過(guò)程中是不考慮地震作用的，若在施工過(guò)程中遭遇到地震作用，結(jié)構(gòu)安全性很難保證。由于其惡劣的施工環(huán)境和封閉的操作空間，逃生通道也尚未建成，正在高空施工作業(yè)的建筑工人多達(dá)數(shù)百人，單不考慮其經(jīng)濟(jì)損失，就工作人員的生命安全造成了巨大的威脅。目前針對(duì)施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)減震控制的研究和應(yīng)用均較少，因此亟需重視施工過(guò)程中的建筑遭遇地震或強(qiáng)風(fēng)時(shí)的減振問(wèn)題和技術(shù)研發(fā)。

耗能減振結(jié)構(gòu)體系是建筑主體結(jié)構(gòu)通過(guò)附加子結(jié)構(gòu)，通過(guò)子結(jié)構(gòu)耗散動(dòng)能，使結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量在原結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)之間重新分配，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)的目的。在耗能減振技術(shù)中，調(diào)諧質(zhì)量減振技術(shù)具有機(jī)理明確和簡(jiǎn)便易行等特點(diǎn)，其基本原理是結(jié)構(gòu)在外激勵(lì)作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)具有相近振動(dòng)周期的子結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共同振動(dòng)，子結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，并進(jìn)行調(diào)諧控制，對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生抑制，從而可以減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器是高層建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中應(yīng)用最早的結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制裝置之一。調(diào)諧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動(dòng)控制系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。當(dāng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的自振頻率與結(jié)構(gòu)某一振型自振頻率一致時(shí)，對(duì)此振型的振動(dòng)反應(yīng)控制效果最佳。但是傳統(tǒng)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器存在著對(duì)主結(jié)構(gòu)的固有頻率攝動(dòng)十分敏感的缺點(diǎn)，為了改善調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的穩(wěn)定性，眾多學(xué)者提出并研究了具有分布頻率的多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。也有部分研究者建議將兩個(gè)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器上下串聯(lián)形成雙重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器。改進(jìn)之后的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器減振性能和穩(wěn)定性都得到了提高。

基于以上原理，在高層建筑施工過(guò)程中可以將施工設(shè)備或平臺(tái)作為臨時(shí)的調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，通過(guò)合理的設(shè)置，使結(jié)構(gòu)主體和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器的動(dòng)力響應(yīng)同時(shí)降低，從而提升結(jié)構(gòu)的減震能力和施工安全。

超高層建筑的迅速發(fā)展，與先進(jìn)的施工技術(shù)密不可分。整體頂升鋼平臺(tái)模架體系是我國(guó)為了滿足超高層建筑施工效率和降低施工安全隱患自主研制的施工模板技術(shù)。該模架體系由鋼平臺(tái)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)和頂升系統(tǒng)組成。鋼平臺(tái)體系由支撐系統(tǒng)和頂升系統(tǒng)支撐，位于建筑結(jié)構(gòu)核心筒的頂部，鋼平臺(tái)體系頂部除作為材料堆場(chǎng)外，也是各種施工機(jī)械的附著體，同時(shí)還設(shè)置一些生活及消防設(shè)施。電梯可直達(dá)鋼平臺(tái)的頂部，實(shí)現(xiàn)了快速高空運(yùn)輸材料。支撐與頂升系統(tǒng)為主要受力構(gòu)件，將鋼平臺(tái)上所有荷載通過(guò)支撐與頂升系統(tǒng)傳遞至剪力墻上。支撐系統(tǒng)包括格構(gòu)式支撐立柱、上下支撐箱梁以及箱梁上的伸縮牛腿。鋼平臺(tái)系統(tǒng)隨著建筑物的增高而不斷爬升，提升過(guò)程是上支撐梁的牛腿收回，液壓動(dòng)力系統(tǒng)工作，將鋼平臺(tái)模架體系進(jìn)行頂升。頂升到目標(biāo)位置后，上支撐梁的牛腿伸出至核心筒的預(yù)留孔內(nèi)。然后將下支撐梁牛腿收回，提升下梁，完成一次提升。