高層結構體的阻尼制造技術

包括兩個豎直部分的高層結構體設置有豎直定向的阻尼構件，其中，所述阻尼構件布置成衰減所述兩個部分之間的相對豎向移動。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于衰減高層結構體---特別是高層建筑物---的移動的系統。
技術介紹
高層結構體例如高層建筑物經常建造成結合有數個結構系統以提供抵抗橫向力的作用。典型地是，建造有“中心部”，其通常位于建筑物的主體內，以及建造有環繞外圍但有時也位于內部的橫梁及立柱的“框架”。各樓板由中心部及外部和/或內部立柱沿豎向支撐。在高層結構體的設計過程中，經常發現，結構體對于源自渦流和其它氣動效應的射入陣風的動力共振響應導致需要顯著增加橫向穩固性結構體的剛度和強度。另外，通常建筑物的風致搖動運動能夠為居住者所感知，這是需要減少動力響應的另一個設計考慮因素。在地震區，地震也引起強烈的橫向運動，而在這種情況下也需要減少橫向動力響應及損害。通過增加結構構件或增大結構構件的尺寸以增加建筑物的剛度和/或質量可減少風致移動，但也會增加建筑物及其基礎件的費用，而且會減少可用樓板面積。增加剛度并不總能改善抗震性能。通過向建筑物提供阻尼(能量耗散)，可減少動力響應并因此而減小建筑物的結構構件和基礎件的載荷。如果向建筑物提供足夠的阻尼，則能夠減小結構構件的尺寸和基礎件，且能減小或消除居住者注意到建筑物運動并感到不舒適的可能性。因此將阻尼構件結合到結構體中使得能夠通過減小結構構件的尺寸而顯著節約建造成本，并在風載荷和地震載荷的過程中呈現突出性能。
技術實現思路
在第一方面，本專利技術旨在提供一種結合有阻尼構件的改進結構體。因此，從第一方面的角度看，本專利技術提供了一種包括兩個豎直延伸部-->分和豎直定向的阻尼構件的高層結構體，其中，所述阻尼構件布置成用以衰減所述兩個部分之間的相對豎向移動。豎直延伸意味著所述兩個部分具有豎直區域，其優選為當結構體處于靜止狀態時大體豎直。當發生搖動時，隨著所述結構體的移動所述部分和阻尼構件自然會一定程度地移動離開豎直位置。以另一種方式限定，豎直延伸能夠用來表示當結構體處于靜止狀態時，所述部分通過壓縮或拉伸作用而非彎曲作用大體支撐其自身重量以及支撐---如果有的話---受支撐的樓板的重量。在結構體的搖動過程中，所述部分的轉動和所述兩個部分之間的剪切移動導致發生所述部分之間的沿著所述部分的長度方向的相對移動。通過設置阻尼構件以衰減該相對移動，結構體的搖動能夠有效減弱，從而獲得前面所陳述的優勢。使用豎直阻尼構件還有額外優勢，即豎直阻尼構件容許中心部之間或中心部與相鄰框架之間等的靜態軸向短縮差量(staticdifferential?axial?shortening)的影響。阻尼構件可以是任何能量耗散構件或連接件，例如被動粘性阻尼器、粘彈性阻尼器、滯后阻尼器或摩擦阻尼器，或者主動控制阻尼機構。提供高層結構體必須設計的相對較高的結構阻尼水平減少了在風的作用下的橫向力，并允許使用更少和/或更小的結構構件和更小的基礎件，從而減少建造成本，并減少地震中結構體所遭受的損壞。在優選實施方式中，所述高層結構體是高層建筑物。與前面陳述的優勢一樣，所述附加阻尼在應用于建筑物時，能減少針對于建筑物的居住者的建筑物運動的可感知性。設想本專利技術將在高度超過60m更具體地在高度超過80m的建筑物中得到具體應用。阻尼構件優選布置在結構體高度的75％的上部范圍內。豎直延伸部分可以是中心部、外圍立柱、剪力墻體、端墻或僅僅是為阻尼目的而增設到結構體上的豎直構件。因此典型地，所述兩個部分可以是一個中心部和另一個中心部，或者是中心部和外圍立柱，再或者是立柱的兩個附屬部分。中心部、立柱以及剪力墻體通常是現有高層結構體的主要構件，因此，根據本專利技術現有結構體可用阻尼構件重新裝備。在優選實施方式中，結構體包括從其中一個豎直延伸部分向外延伸-->的水平構件，其中阻尼構件衰減水平構件---更具體為該水平構件的末端---與另一個豎直延伸部分之間的相對移動?？墒褂脙蓚€水平構件，每個豎直延伸部分接合一個水平構件并且阻尼構件接合在水平構件之間。通過使用水平構件，豎直構件的轉動結合水平構件的長度放大了所述相對移動，而阻尼構件能夠作用以衰減更大的相對移動，從而使阻尼更有效。此外，此布置方案使得能夠在間隔開一定距離的豎直延伸部分之間提供阻尼。優選地，水平構件相對剛硬。從而確保在沿著水平構件和阻尼構件的位于兩個豎直部分之間的載荷路徑上的力不會使水平構件發生顯著變形，因此阻尼構件可應用最大位移。在優選實施方式中，豎直延伸部分包括中心部和外圍立柱，并且水平構件為位于中心部和立柱之間的水平延伸的懸臂梁(outrigger)。懸臂梁可連接到中心部或者立柱，而在其自由端則以阻尼構件連接到中心部或立柱的其余一個。該布置方案使得能夠在常規類型的中心部和外圍立柱的結構體中容易地實施本專利技術。這種懸臂梁布置方案與已知懸臂梁形成對比，其中已知懸臂梁剛性連接中心部和外圍立柱結構體以加固建筑物。與本專利技術的設置阻尼的布置方案比較，采用已知的剛性連接的懸臂梁的設計方案會導致結構構件更大并增加建造成本。水平構件可在與其延伸方向垂直的水平方向上的寬度相對較薄，即，當在結構體的樓板設計圖中觀察時，水平構件可以細長方式延伸自豎直部分。優選地，在側視圖中，水平構件的高度大致大于其寬度。當結構體是高層建筑物時，水平構件可在高度方向延伸跨過多于一層的建筑物樓層。該高而薄的布置方案提供了在豎直方向上呈現剛硬的水平構件，但由于該水平構件在平面設計圖中較薄，所以所述水平構件輕并且建造成本低廉。因為該水平構件能夠方便地布置成對樓面部分進行分隔的墻體的一部分，所以也不會妨礙建筑物的樓板布局。在特別優選的實施方式中，建筑物的規格為60層或210m高，且水平構件沿豎向延伸跨過兩個完整樓層。水平構件可具有形成實用門道或通道的開口。具體地，可在水平構件與樓板面的相交處設置門道。多個阻尼構件可環繞豎直部分布置在同一高度。阻尼構件可將單個中-->心部接合到多個外圍立柱。當使用水平構件時，可設置大體沿不同設計方向延伸自中心部的構件。例如，可設置沿相反的水平方向延伸自中心部的水平構件，或更優選地，可設置環繞中心部大體以90°間距延伸的構件，其中每個水平構件都具有相關的阻尼構件。環繞建筑物布置多個阻尼構件能在所有可能的搖動方向上提供附加阻尼。在對稱的結構體中，上述類型的阻尼一般將通過對稱布置阻尼構件而獲得。在具有不對稱的樓板設計的結構體中，則可能會需要不對稱的阻尼器布置方案。所述不對稱可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高層結構體，其包括兩個豎直延伸的部分以及包括豎直定向的阻尼構件，其中，所述阻尼構件布置成衰減所述兩個部分之間的相對豎向移動。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】GB 2005-10-21 0521542.11.一種高層結構體，其包括兩個豎直延伸的部分以及包括豎直定
向的阻尼構件，其中，所述阻尼構件布置成衰減所述兩個部分之間的相
對豎向移動。
2.如權利要求1所述的結構體，其中，所述部分為豎直的。
3.如權利要求1或2所述的結構體，其中，所述高層結構體為高
層建筑物。
4.如權利要求1、2或3所述的結構體，其中，所述部分包括中心
部和外圍立柱。
5.如任一項前述權利要求所述的結構體，其中，所述結構體包括
從所述部分的其中之一延伸的水平構件，其中所述阻尼構件布置成衰減
所述水平構件與所述豎直部分的另一個之間的相對移動。
6.如權利要求5所述的結構體，其中，所述水平構件為相對剛硬
的構件。
7.如權利要求5或6所述的結構體，其中，所述水平構件為位于
所述豎直部分之間的水平延伸的懸臂梁。
8.如權利要求5、6或7所述的結構體，其中，所述水平構件在與
其延伸方向垂直的水平方向上的寬度相對較薄。
9.如權利要求8所述的結構體，其中，所述水平構件在側視圖中
的高度大致大于其寬度。
10.如權利要求5到9中的任一項所述的結構體，其中，所述結構
體為高層建筑物并且所述水平構件的高度延伸跨過所述建筑物的多于
一層的樓層。
11.如權利要求5到10中的任一項所述的結構體，其中，所述水
平構件形成分隔樓板區域的墻體的一部分。
12.如權利要求5到11中的任一項所述的結構體，其中，所述水
平構件具有形成實用性門道或通道的開口。
13.如任一項前述權利要求所述的結構體，包括環繞所述豎直部分
布置在同一高度處的多個阻尼構件。
14.如權利要求13所述的結構體，其中，所述阻尼構件將中心部
接合到多個外圍立柱。
15.如權利要求13或14所述的結構體，包括支撐所述多個阻尼構
件中的至少一些的多個水平構件，每個所述水平構件都具有相關的阻尼
構件。
16.如權利要求15所述的結構體，其中，水平構件從中心部沿相
反的水平方向延伸。
17.如權利要求15所述的結構體，其中，水平構件環繞中心部以
等角度延伸，優選為以60°、90°或120°的間距延伸。
18.如權利要求12或3所述的結構體，其中，所述豎直延伸部分
以接近的方式間隔開。
19.如權利要求18所述的結構體，其中，所述阻尼構件通過相對
較短的水平構件或通過托架連接在所述豎直延伸部分之間。
20.如權利要求18或19所述的結構體，包括環繞所述豎直延伸部
分位于同一高度處的多個阻尼構件。
21.如權利要求18、19或20所述的結構體，其中，所述豎直延伸
部分包括兩個中心部，或者包括中心部與端墻或立柱。
22.如權利要求18、19或20所述的結構體，其中，所述豎直部分
包括承載部分和非承載部分，所述非承載部分出于阻尼目的而設置。
23.如權利要求22所述的結構體，其中，所述非承載部分布置在
所述承載部分的旁邊。
24.如任一項前述權利要求所述的結構體，包括數組阻尼構件，所
述阻尼構件組位于結構體上的不同高度處。
25.如任一項前述權利要求所述的結構體，其中，所述阻尼構件包
括被動粘性阻尼器、粘彈性阻尼器、滯后阻尼器或摩擦阻尼器，或者主
動受控阻尼機構。
26.如任一項前述權利要求所述的結構體，其中，所述結構體為高
度超過60m的建筑物，優選為高度超過80m的建筑物。
27.如任一項前述權利要求所述的結構體，其中，所述阻尼構件布
置在所述結構體的高度的上部75％的范圍內。
28.一種為高層結構體提供阻尼的方法，所述結構體具有兩個豎直延
伸部分，所述方法包括設置衰減所述兩個部分之間的相對移動的沿豎向
作用的阻尼構件。
29.如權利要求28所述的方法，包括在建造所述高層結構體時加
設所述阻尼構件。
30.如權利要求28所述的方法，包括對現有結構體重新裝備所述
阻尼構件。
31.如權利要求28、29或30所述的方法，其中，所述高層結構體
為高層建筑物。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：邁克爾維爾福德，
申請(專利權)人：奧雅納工程顧問和合作伙伴國際有限公司，
類型：發明
國別省市：GB[英國]