超高层建筑VD-MTLCD风振控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种超高层建筑VD-MTLCD风振控制系统，包括多个具有调频液柱阻尼器功能的消防水箱，所述的多个消防水箱竖向分布在超高层建筑的若干楼层中，所述的消防水箱为U型等截面管状水箱。与现有技术相比，本实用新利用具有调频液柱阻尼器的消防水箱减少建筑结构风振响应，提高建筑的抗风振性能，具有低投入、高效率等优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种超高层建筑VD-MTLCD风振控制系统，包括多个具有调频液柱阻尼器功能的消防水箱，所述的多个消防水箱竖向分布在超高层建筑的若干楼层中，所述的消防水箱为U型等截面管状水箱。与现有技术相比，本实用新利用具有调频液柱阻尼器的消防水箱减少建筑结构风振响应，提高建筑的抗风振性能，具有低投入、高效率等优点。【专利说明】超高层建筑VD-MTLCD风振控制系统
本技术涉及一种建筑风振控制系统，尤其是涉及一种超高层建筑VD-MTLCD风振控制系统。
技术介绍
超高层建筑结构自振周期较长，接近风荷载的卓越周期，属于风敏感结构。由于超高层高、柔的特点，如果设计中风振考虑不足，轻则影响用户正常使用，重则发生工程损伤和破坏,给人们的生命财产带来重大损失。由于城市建设中节约土地的需求、高强轻质材料的发展、设计与施工技术的提高以及人们对于超高地标性建筑的渴望，超高层建筑越来越多的出现。由于风对结构的作用，超高层建筑设计中需要考虑的问题主要有:I)防止结构或构件过大的挠度或变形，避免由此引起的外墙、外装饰材料的损坏；2)避免过大的风振使用户产生不舒适感；3)避免反复风振动或极端风作用使结构或构件发生损坏。目前超高层建筑设计中，常通过刚度设计来控制结构的层间位移角，从而有效地防止结构或构件产生过大的挠度或变形。随着业主对居住舒适性要求的提高，超高层建筑结构的风振控制愈发重要。随着建筑高度的增加，结构的刚度不断下降，由于加速度响应与结构刚度开四次方根成正比，通过提高结构刚度的方式降低加速度响应的效率太低。对于超高层建筑(高度大于500米)而言，比较有效地改善舒适度的方法是采用附加阻尼器进行振动控制。目前国内外高层建筑风振控制的实际应用中，较为常见的控制装置大致有以下几种:1、粘弹性阻尼器，2、液体粘滞阻尼器,3、调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper, TMD),4、主动调谐质量阻尼器(Active Tuned Mass Damper, ATMD), 5、调谐液体阻尼器(TunedLiquid Damper, TLD),6、调谐液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper, TLCD)。在目前常见的几种风振阻尼器中，利用高层建筑中的水箱进行结构振动控制是一种经济性的被动控制方法。目前利用固定水箱进行减振的研究成果主要包括TLD和TLCD。TLD利用液体运动时的侧压力提供减振力。TIXD是一种成U型的等截面管状水箱，管道中间安设有一个增加液体运动阻尼的隔板，水箱下部直接固定在结构上，当结构受振时带动水箱内的水晃动，这种晃动所引起的水平惯性力对水箱壁的作用构成了其对结构的激振力，从而减小结构振动。后来有研究人员提出了多调频液柱阻尼器(Multiple TunedLiquid Column Damper, MTIXD),研究结果表明其具有较好的控制效果,但这种风振控制系统的所有水箱均设置在同一楼层。由于考虑抗震、抗风、经济性以及建筑美观的缘故，超高层建筑的平面通常随着楼层的增高而逐渐缩小。然而，这使得顶部的结构楼层无法设置体积过大的TLCD或MTLCD，从而严重限制了其在工程中的应用。此外，一般高度高层建筑通常只在建筑顶部设置单个消防水箱，随着建筑高度的增加，超高层建筑通常沿建筑高度不同分区设置多个消防水箱。现有的TLCD减振技术无法充分利用上述特点。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低投入、高效率的超高层建筑VD-MTLCD (竖向分布型多调频液柱阻尼器)风振控制系统，利用具有调频液柱阻尼器的消防水箱减少建筑结构风振响应，提高建筑的抗风振性能。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现:一种超高层建筑VD-MTLCD风振控制系统，包括多个具有调频液柱阻尼器功能的消防水箱，所述的多个消防水箱竖向分布在超高层建筑的若干楼层中，所述的消防水箱为U型等截面管状水箱。所述的消防水箱固定设置在超高层建筑上。所述的消防水箱的管道中间安设有用于增加液体运动阻尼的隔板。所述的超高层建筑包括筒体结构体系、伸臂结构体系、巨型结构体系中的一种或多种。与现有技术相比，本技术的有益效果为:本技术风振控制系统中的消防水箱为调频液柱阻尼器结构，且竖向分布在建筑结构上，能够最大程度地适应超高层建筑中原有消防水箱的竖向分布位置、质量和数量，达到风振控制的目的，是一种低投入、高效率的风振控制方法，可以很好地满足工程建筑发展需要。该系统能够更好地适应现代超高层建筑的特点。【专利附图】【附图说明】图1为本技术的单个TIXD示意图；图2为本技术的结构示意图；图3为实施例中建筑模型在不同调频比与不同质量TLCD下的减振系数比较曲线图；图4为实施例中建筑模型在不同阻塞系数与不同质量TLCD下的减振系数比较曲线图；图5为实施例中建筑模型在83层设置TLCD时的风振加速度时程曲线图；图6为实施例中建筑模型在117层设置TLCD时的风振加速度时程曲线图；图7为实施例中建筑模型设置VD-MTIXD时的风振加速度时程曲线图；图8为实施例中建筑模型结构顶层(124层)加速度频谱分析结果曲线图；其中，(8a)没有设置TLCD、(8b) 83层设置TLCD、(8c) 83层设置TLCD、(8d)设置VD-MTLCD ;图9为实施例中建筑模型在没有设置TIXDU24层设置TIXD和设置VD-MTIXD情况下一阶附近加速度频谱比较曲线图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。一种超高层建筑VD-MTIXD风振控制系统，低投入、高效率地控制超高层建筑风振反应，如图2所示，该风振控制系统包括多个具有调频液柱阻尼器功能的消防水箱2，所述的多个消防水箱2竖向分布在超高层建筑I的若干楼层中，且固定设置在超高层建筑上，如图1所示，所述的消防水箱2为U型等截面管状水箱，其管道中间安设有用于增加液体运动阻尼的隔板。所述的超高层建筑I包括需要进行风振控制的筒体结构体系、伸臂结构体系、巨型结构体系中的一种或多种。消防水箱2根据建筑结构的排水系统及调频液柱阻尼器的结构优化而成，其位置、质量、数量根据消防水箱分布要求设置，其外形根据阻尼器的参数要求设计，使调频液柱阻尼器中液体的位移、速度和加速度达到最小。系统中水箱的设计参数包括质量比μ、频率比f、长度系数α和隔板阻塞系数ξ。其中，质量比越大往往减振效果越好，质量比主要为结构工程师结合给排水工程需要初步设计几组，计算不同调频比与不同质量水箱下的减振系数、不同阻塞系数与不同质量水箱下的减振系数，利用结果曲线图，可以得到适合工程的优选设计参数。本技术对水箱的设计参数给出了一组设计参考值，具体见表1。需要注意的是，表1中的参考值为常见优化参考值，对于某些工程，各设计参数的取值范围可以进行一定程度地扩大。表1【权利要求】1.一种超高层建筑VD-MTLCD风振控制系统，其特征在于，包括多个具有调频液柱阻尼器功能的消防水箱，所述的多个消防水箱竖向分布在超高层建筑的若干楼层中，所述的消防水箱为U型等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超高层建筑VD‑MTLCD风振控制系统，其特征在于，包括多个具有调频液柱阻尼器功能的消防水箱，所述的多个消防水箱竖向分布在超高层建筑的若干楼层中，所述的消防水箱为U型等截面管状水箱。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昕，林桢杉，董耀旻，余天意，周瑛，江祥，
申请(专利权)人：同济大学建筑设计研究院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31