用于高层建筑的动态振动阻尼系统技术方案

一种用于建筑物的动态振动阻尼系统，包括插入位于建筑物立面、平板或隔墙中的壳体中的阻尼单元。该阻尼单元包括摆动质量块(2)，当建筑物振动时，该质量块(2)在平行于立面或平板或隔墙的摆动平面上沿着相反的方向水平滑动；水平弹簧(3)，其吸收由摆动质量块(2)的运动而产生的能量；和阻尼器(4)，其衰减摆动质量块(2)的运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高层建筑的动态振动阻尼系统专利
本专利技术涉及用于动态衰减振动的系统的领域，特别是在建筑物中的应用。现有技术如现有技术中已知的，调谐质量阻尼器(TMD)，其在图1中用附图标记100示意性地示出，并且其动力学方案在图2中示出，是减少结构体(structuralmass)(如建筑物)的振动的有效解决方案，该结构体的振动由具有相关能量含量的力以总体质量系统(globalmasssystem)的共振频率激励。TMD由辅助质量块(secondarymass)组成，具有精确的刚度，以将TMD固有频率调节到振动初级系统的临界共振频率。以这种方式，通过与有效的结构阻尼源同等的效果，在初级固有频率下具有两个自由度的总体质量系统的频率响应相对于振动初级系统的独立响应被降低。然而，这种效果实际上是由辅助质量块的惯性作用产生的，辅助质量块以与振动初级系统相反的相位振动。TMD最重要的应用之一是用于衰减风在高层建筑中引起的振动。特别地，TMD在解决舒适性问题方面有效，这是因为在每周或每月的风的作用下以及非常长的恢复周期内，加速度峰值很大。世界上有数座建筑都在其建筑物的顶部安装了重达数百吨的重物，使建筑加速度降低了高达60％。这种系统的一个主要缺点是它的大尺寸占据了建筑物的顶部的很大一部分，而该占据的部分通常是在商业上非常有价值和买家感兴趣的空间。另一个缺点是，如果阻尼系统的目标频率稍有偏失，则该系统的校准对于避免更差的性能是至关重要的。专利技术概述因此，本专利技术的主要目的是提供一种用于高层建筑的振动阻尼系统，其需要更少的资本投资，具有更可持续的质量分布，并且占据更少的空间。这些和其他目的是通过一种动态振动阻尼系统来实现的，该动态振动阻尼系统用于具有高度大于100m的建筑物，根据权利要求1，该动态振动阻尼系统包括多个阻尼单元，该多个阻尼单元适于插入位于所述建筑物的一个或更多个立面或一个或更多个平板(slab)、或一个或更多个隔墙、或其组合中的相应的壳体中，该多个阻尼单元中的每一个都包括：摆动质量块，当建筑物振动时，该摆动质量块适于在平行于建筑物立面或建筑物平板或隔墙的相应的摆动平面上沿相反的方向水平运动；一个或更多个水平弹簧，其固定到摆动质量块，以吸收由摆动质量块的运动而产生的能量；一个或更多个阻尼器，其固定到摆动质量块，以能够衰减摆动质量块的运动。因此，根据本专利技术的解决方案使用大量的小摆动质量块，这些小摆动质量块分布在建筑物立面上或其平板中的选定位置处，非常有利地分布在包括浮动地板的平板中，或分布在隔墙中，或分布在它们的组合中，而不是使用非常有限数量的振动吸收质量块，如图1所示，以一个或两个的量级放置在建筑物的顶部内，从而占据了用于建造公寓或顶层公寓的宝贵空间。当摆动质量块位于立面单元中时，它们优选位于建筑物的较高楼层，并占据建筑物总立面表面的大约三分之一。当摆动质量块位于浮动地板中时，它们优选水平地位于浮动地板之下。以这种方式，当施加扰动力时，对应于摆动质量块之和的全部辅助质量块足以实现显著降低高层建筑物的加速度。在最有前景的配置之一中，每个立面单元中的每个摆动质量块的重量包括在75kg至大约270kg或甚至高达300kg的范围内，以便使动态振动阻尼阻尼器系统的累积质量等于建筑物重量的大约0.1-0.2％。包括弹簧、阻尼器和摆动质量块的各个阻尼单元有利地容纳在相应的立面单元的拱肩区域(spandrelarea)中，该区域通常是立面的不透明区域。作为立面，通常理解为建筑物的竖直周向壁的面向建筑物外部的一面和面向建筑物内部的一面两者。阻尼单元也可以完全集成在专门用于窗户的立面区域中，从而有助于给建筑物提供独特的美学外观，如果摆动质量块具有特定的设计，或者可选地摆动质量块可以部分分布在建筑物的拱肩区域和视觉区域中，这取决于设计选择。立面集成动态振动阻尼系统的潜力很大程度上取决于具体的应用，并且在建筑设计确定后，应进行适当的校准。对现有建筑物进行的灵敏度分析表明，如果还考虑到建筑成本和来自额外的可用租赁面积的收入，根据本专利技术的集成在立面中的动态振动阻尼系统可以比已知的TMD系统更有利可图，因为动态振动阻尼系统相对于已知技术的TMD的优势在于，对应于顶部3-4层的建筑物的宝贵租赁面积没有被浪费。然而，为了获得足以产生调谐质量阻尼器效果的总质量，具有较小功效的较低楼层也必须使用，并且由于较小的形状参数(即参与参数，由建筑物任何高度处的模态位移与建筑物顶部处的模态位移之比的平方计算)而导致功效上的损失。在建筑物顶部以下的楼层，形状函数低于1，并且随着楼层降低而更小，而建筑物顶部的位置形状参数总是1，因为建筑顶部的位移最大。在不脱离所要求保护的专利技术的范围的情况下，摆动质量块可以被置于集成在建筑物中并且适于容纳它们的其他部分中。附图简述通过参考附图，本专利技术的进一步方面和优点将从本专利技术的优选实施例的以下的详细描述中变得明显，其中：图1示出了用于现有技术的建筑物的阻尼系统的方案，图2示出了图1的动态阻尼系统的示意性动力学表示，图3a示出了位于立面中的本专利技术的动态振动阻尼系统的细节的示意性前视图，图3b示出了位于建筑物的平板中的本专利技术的动态振动阻尼系统的细节的示意性截面图；图3c示出了位于隔墙内部的本专利技术的动态振动阻尼系统的细节的示意性轴测图；图4示出了属于本专利技术的动态振动阻尼系统的阻尼单元的示意性前视图，图5示出了属于本专利技术的动态振动阻尼系统的阻尼单元的示意性纵向截面，图6示出了建筑物的立面单元的拱肩区域的横截面，该拱肩区域用于属于本专利技术的动态振动阻尼系统的阻尼单元，图7中的A、B、C示出了属于本专利技术的动态振动阻尼系统的阻尼单元的三种变型，图8示出了用于计算本专利技术的动态振动阻尼系统的建筑地板的方案，图9示出了具有用于计算的分布风力和压力的时程(timehistory)的示例的图表，以及表示采用的舒适标准的图表，图10的A、B、C、D示出了没有阻尼系统和具有阻尼系统的不同高层建筑物的方案，以用于比较计算，图11示出了关于在图10的建筑物中的已知TMD的加速度百分比降低相对于质量比的曲线图，图12示出了关于在图10的建筑物中的本专利技术的动态振动阻尼系统的加速度百分比降低相对于立面单元质量的曲线图，图13示出了关于在根据本专利技术的动态阻尼器系统和已知的TMD之间的加速度百分比降低的曲线图，图14示出了当目标是加速度降低25％时，关于四种不同类型的建筑的已知的TMD系统的估计利润相对于立面集成MTMD的估计利润且相对于建筑物高度的曲线图。图15示出了当目标是加速度降低40％时，关于四种不同类型的建筑的已知的TMD系统的估计利润相对于本专利技术的立面集成动态系统的估计利润且相对于建筑物高度的曲线图，图16示出了当目标是加速度降低50％时，关于四种不同类型的建筑的已知的TMD系统的估计利润相对于本专利技术的立面集成动态振动阻尼系统的估计利润且相对于建筑物高度的曲线图，图17示出了与建筑物的顶部加速度的功率谱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态振动阻尼系统，其用于具有高度大于100m的建筑物，包括多个阻尼单元，所述多个阻尼单元适于插入位于所述建筑物的一个或更多个立面、或一个或更多个平板、或一个或更多个隔墙、或其组合中的相应的壳体中，所述多个阻尼单元中的每一个都包括：摆动质量块(2)，当所述建筑物振动时，所述摆动质量块适于在平行于建筑物立面或建筑物平板或隔墙的相应的摆动平面上沿相反的方向水平运动；一个或更多个水平弹簧(3)，其固定到所述摆动质量块(2)，以吸收由所述摆动质量块(2)的运动而产生的能量；一个或更多个阻尼器(4)，其固定到所述摆动质量块(2)，能够衰减所述摆动质量块(2)的运动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171214 IT 1020170001446551.一种动态振动阻尼系统，其用于具有高度大于100m的建筑物，包括多个阻尼单元，所述多个阻尼单元适于插入位于所述建筑物的一个或更多个立面、或一个或更多个平板、或一个或更多个隔墙、或其组合中的相应的壳体中，所述多个阻尼单元中的每一个都包括：摆动质量块(2)，当所述建筑物振动时，所述摆动质量块适于在平行于建筑物立面或建筑物平板或隔墙的相应的摆动平面上沿相反的方向水平运动；一个或更多个水平弹簧(3)，其固定到所述摆动质量块(2)，以吸收由所述摆动质量块(2)的运动而产生的能量；一个或更多个阻尼器(4)，其固定到所述摆动质量块(2)，能够衰减所述摆动质量块(2)的运动。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述摆动质量块的弹簧(3)和阻尼器(4)被设置成使得它们的作用线平行于相应的摆动平面，并且提供有滑动导向件(5)，所述滑动导向件允许所述质量块相对于框架(1)在两个相反的方向上水平相对平移。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述多个阻尼单元包括钢框架(1)。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述阻尼单元的壳体位于所述立面的拱肩区域中。

【专利技术属性】
技术研发人员：圭多·洛里，
申请(专利权)人：帕马斯迪利沙股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT