高层结构体的阻尼制造技术

包括两个竖直部分的高层结构体设置有竖直定向的阻尼构件，其中，所述阻尼构件布置成衰减所述两个部分之间的相对竖向移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于衰减高层结构体---特别是高层建筑物---的移动的系统。
技术介绍
高层结构体例如高层建筑物经常建造成结合有数个结构系统以提供抵抗横向力的作用。典型地是，建造有“中心部”，其通常位于建筑物的主体内，以及建造有环绕外围但有时也位于内部的横梁及立柱的“框架”。各楼板由中心部及外部和/或内部立柱沿竖向支撑。在高层结构体的设计过程中，经常发现，结构体对于源自涡流和其它气动效应的射入阵风的动力共振响应导致需要显著增加横向稳固性结构体的刚度和强度。另外，通常建筑物的风致摇动运动能够为居住者所感知，这是需要减少动力响应的另一个设计考虑因素。在地震区，地震也引起强烈的横向运动，而在这种情况下也需要减少横向动力响应及损害。通过增加结构构件或增大结构构件的尺寸以增加建筑物的刚度和/或质量可减少风致移动，但也会增加建筑物及其基础件的费用，而且会减少可用楼板面积。增加刚度并不总能改善抗震性能。通过向建筑物提供阻尼(能量耗散)，可减少动力响应并因此而减小建筑物的结构构件和基础件的载荷。如果向建筑物提供足够的阻尼，则能够减小结构构件的尺寸和基础件，且能减小或消除居住者注意到建筑物运动并感到不舒适的可能性。因此将阻尼构件结合到结构体中使得能够通过减小结构构件的尺寸而显著节约建造成本，并在风载荷和地震载荷的过程中呈现突出性能。
技术实现思路
在第一方面，本专利技术旨在提供一种结合有阻尼构件的改进结构体。因此，从第一方面的角度看，本专利技术提供了一种包括两个竖直延伸部-->分和竖直定向的阻尼构件的高层结构体，其中，所述阻尼构件布置成用以衰减所述两个部分之间的相对竖向移动。竖直延伸意味着所述两个部分具有竖直区域，其优选为当结构体处于静止状态时大体竖直。当发生摇动时，随着所述结构体的移动所述部分和阻尼构件自然会一定程度地移动离开竖直位置。以另一种方式限定，竖直延伸能够用来表示当结构体处于静止状态时，所述部分通过压缩或拉伸作用而非弯曲作用大体支撑其自身重量以及支撑---如果有的话---受支撑的楼板的重量。在结构体的摇动过程中，所述部分的转动和所述两个部分之间的剪切移动导致发生所述部分之间的沿着所述部分的长度方向的相对移动。通过设置阻尼构件以衰减该相对移动，结构体的摇动能够有效减弱，从而获得前面所陈述的优势。使用竖直阻尼构件还有额外优势，即竖直阻尼构件容许中心部之间或中心部与相邻框架之间等的静态轴向短缩差量(staticdifferential axial shortening)的影响。阻尼构件可以是任何能量耗散构件或连接件，例如被动粘性阻尼器、粘弹性阻尼器、滞后阻尼器或摩擦阻尼器，或者主动控制阻尼机构。提供高层结构体必须设计的相对较高的结构阻尼水平减少了在风的作用下的横向力，并允许使用更少和/或更小的结构构件和更小的基础件，从而减少建造成本，并减少地震中结构体所遭受的损坏。在优选实施方式中，所述高层结构体是高层建筑物。与前面陈述的优势一样，所述附加阻尼在应用于建筑物时，能减少针对于建筑物的居住者的建筑物运动的可感知性。设想本专利技术将在高度超过60m更具体地在高度超过80m的建筑物中得到具体应用。阻尼构件优选布置在结构体高度的75％的上部范围内。竖直延伸部分可以是中心部、外围立柱、剪力墙体、端墙或仅仅是为阻尼目的而增设到结构体上的竖直构件。因此典型地，所述两个部分可以是一个中心部和另一个中心部，或者是中心部和外围立柱，再或者是立柱的两个附属部分。中心部、立柱以及剪力墙体通常是现有高层结构体的主要构件，因此，根据本专利技术现有结构体可用阻尼构件重新装备。在优选实施方式中，结构体包括从其中一个竖直延伸部分向外延伸-->的水平构件，其中阻尼构件衰减水平构件---更具体为该水平构件的末端---与另一个竖直延伸部分之间的相对移动。可使用两个水平构件，每个竖直延伸部分接合一个水平构件并且阻尼构件接合在水平构件之间。通过使用水平构件，竖直构件的转动结合水平构件的长度放大了所述相对移动，而阻尼构件能够作用以衰减更大的相对移动，从而使阻尼更有效。此外，此布置方案使得能够在间隔开一定距离的竖直延伸部分之间提供阻尼。优选地，水平构件相对刚硬。从而确保在沿着水平构件和阻尼构件的位于两个竖直部分之间的载荷路径上的力不会使水平构件发生显著变形，因此阻尼构件可应用最大位移。在优选实施方式中，竖直延伸部分包括中心部和外围立柱，并且水平构件为位于中心部和立柱之间的水平延伸的悬臂梁(outrigger)。悬臂梁可连接到中心部或者立柱，而在其自由端则以阻尼构件连接到中心部或立柱的其余一个。该布置方案使得能够在常规类型的中心部和外围立柱的结构体中容易地实施本专利技术。这种悬臂梁布置方案与已知悬臂梁形成对比，其中已知悬臂梁刚性连接中心部和外围立柱结构体以加固建筑物。与本专利技术的设置阻尼的布置方案比较，采用已知的刚性连接的悬臂梁的设计方案会导致结构构件更大并增加建造成本。水平构件可在与其延伸方向垂直的水平方向上的宽度相对较薄，即，当在结构体的楼板设计图中观察时，水平构件可以细长方式延伸自竖直部分。优选地，在侧视图中，水平构件的高度大致大于其宽度。当结构体是高层建筑物时，水平构件可在高度方向延伸跨过多于一层的建筑物楼层。该高而薄的布置方案提供了在竖直方向上呈现刚硬的水平构件，但由于该水平构件在平面设计图中较薄，所以所述水平构件轻并且建造成本低廉。因为该水平构件能够方便地布置成对楼面部分进行分隔的墙体的一部分，所以也不会妨碍建筑物的楼板布局。在特别优选的实施方式中，建筑物的规格为60层或210m高，且水平构件沿竖向延伸跨过两个完整楼层。水平构件可具有形成实用门道或通道的开口。具体地，可在水平构件与楼板面的相交处设置门道。多个阻尼构件可环绕竖直部分布置在同一高度。阻尼构件可将单个中-->心部接合到多个外围立柱。当使用水平构件时，可设置大体沿不同设计方向延伸自中心部的构件。例如，可设置沿相反的水平方向延伸自中心部的水平构件，或更优选地，可设置环绕中心部大体以90°间距延伸的构件，其中每个水平构件都具有相关的阻尼构件。环绕建筑物布置多个阻尼构件能在所有可能的摇动方向上提供附加阻尼。在对称的结构体中，上述类型的阻尼一般将通过对称布置阻尼构件而获得。在具有不对称的楼板设计的结构体中，则可能会需要不对称的阻尼器布置方案。所述不对称可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高层结构体，其包括两个竖直延伸的部分以及包括竖直定向的阻尼构件，其中，所述阻尼构件布置成衰减所述两个部分之间的相对竖向移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2005-10-21 0521542.11.一种高层结构体，其包括两个竖直延伸的部分以及包括竖直定
向的阻尼构件，其中，所述阻尼构件布置成衰减所述两个部分之间的相
对竖向移动。
2.如权利要求1所述的结构体，其中，所述部分为竖直的。
3.如权利要求1或2所述的结构体，其中，所述高层结构体为高
层建筑物。
4.如权利要求1、2或3所述的结构体，其中，所述部分包括中心
部和外围立柱。
5.如任一项前述权利要求所述的结构体，其中，所述结构体包括
从所述部分的其中之一延伸的水平构件，其中所述阻尼构件布置成衰减
所述水平构件与所述竖直部分的另一个之间的相对移动。
6.如权利要求5所述的结构体，其中，所述水平构件为相对刚硬
的构件。
7.如权利要求5或6所述的结构体，其中，所述水平构件为位于
所述竖直部分之间的水平延伸的悬臂梁。
8.如权利要求5、6或7所述的结构体，其中，所述水平构件在与
其延伸方向垂直的水平方向上的宽度相对较薄。
9.如权利要求8所述的结构体，其中，所述水平构件在侧视图中
的高度大致大于其宽度。
10.如权利要求5到9中的任一项所述的结构体，其中，所述结构
体为高层建筑物并且所述水平构件的高度延伸跨过所述建筑物的多于
一层的楼层。
11.如权利要求5到10中的任一项所述的结构体，其中，所述水
平构件形成分隔楼板区域的墙体的一部分。
12.如权利要求5到11中的任一项所述的结构体，其中，所述水
平构件具有形成实用性门道或通道的开口。
13.如任一项前述权利要求所述的结构体，包括环绕所述竖直部分
布置在同一高度处的多个阻尼构件。
14.如权利要求13所述的结构体，其中，所述阻尼构件将中心部
接合到多个外围立柱。
15.如权利要求13或14所述的结构体，包括支撑所述多个阻尼构
件中的至少一些的多个水平构件，每个所述水平构件都具有相关的阻尼
构件。
16.如权利要求15所述的结构体，其中，水平构件从中心部沿相
反的水平方向延伸。
17.如权利要求15所述的结构体，其中，水平构件环绕中心部以
等角度延伸，优选为以60°、90°或120°的间距延伸。
18.如权利要求12或3所述的结构体，其中，所述竖直延伸部分
以接近的方式间隔开。
19.如权利要求18所述的结构体，其中，所述阻尼构件通过相对
较短的水平构件或通过托架连接在所述竖直延伸部分之间。
20.如权利要求18或19所述的结构体，包括环绕所述竖直延伸部
分位于同一高度处的多个阻尼构件。
21.如权利要求18、19或20所述的结构体，其中，所述竖直延伸
部分包括两个中心部，或者包括中心部与端墙或立柱。
22.如权利要求18、19或20所述的结构体，其中，所述竖直部分
包括承载部分和非承载部分，所述非承载部分出于阻尼目的而设置。
23.如权利要求22所述的结构体，其中，所述非承载部分布置在
所述承载部分的旁边。
24.如任一项前述权利要求所述的结构体，包括数组阻尼构件，所
述阻尼构件组位于结构体上的不同高度处。
25.如任一项前述权利要求所述的结构体，其中，所述阻尼构件包
括被动粘性阻尼器、粘弹性阻尼器、滞后阻尼器或摩擦阻尼器，或者主
动受控阻尼机构。
26.如任一项前述权利要求所述的结构体，其中，所述结构体为高
度超过60m的建筑物，优选为高度超过80m的建筑物。
27.如任一项前述权利要求所述的结构体，其中，所述阻尼构件布
置在所述结构体的高度的上部75％的范围内。
28.一种为高层结构体提供阻尼的方法，所述结构体具有两个竖直延
伸部分，所述方法包括设置衰减所述两个部分之间的相对移动的沿竖向
作用的阻尼构件。
29.如权利要求28所述的方法，包括在建造所述高层结构体时加
设所述阻尼构件。
30.如权利要求28所述的方法，包括对现有结构体重新装备所述
阻尼构件。
31.如权利要求28、29或30所述的方法，其中，所述高层结构体
为高层建筑物。
32...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔维尔福德，
申请(专利权)人：奥雅纳工程顾问和合作伙伴国际有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]