巨型鋼桁架懸掛體系附加阻尼裝置的減振研究

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1、第七屆全同現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會巨型鋼桁架懸掛體系附加阻尼裝置的減振研究唐桕鑒阮含婷劉興業(yè)(汀蘇科技大學(xué)士術(shù)工程系，鎮(zhèn)扛舶瑚”(天津丈學(xué)建筑工程學(xué)院。夫津∞。。72)摘要：綜合評價了現(xiàn)有高層結(jié)構(gòu)體系并總結(jié)了高層建筑的發(fā)展趨勢，芎重按時間順序系統(tǒng)總結(jié)了國內(nèi)巨型結(jié)構(gòu)懸掛體系的研究歷史和現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上提出乜型鑰桁架懸掛體系附加肌』己裝置自。．Ⅵ也結(jié)構(gòu)，井展鉭了該結(jié)構(gòu)體系急需研究的幾點關(guān)鍵¨題。?！?‘關(guān)鍵詞：巨型桁架，懸掛體系．減振結(jié)構(gòu)，超高層建筑一、現(xiàn)有高層結(jié)構(gòu)體系評價現(xiàn)有的高層結(jié)構(gòu)體系主要有：框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)：框架

2、剪力墻結(jié)構(gòu)、簡體結(jié)構(gòu)、巨型結(jié)構(gòu)、懸掛結(jié)構(gòu)帛1懸挑結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)建筑平面布置靈活，能適應(yīng)多功能的需要，構(gòu)件易標(biāo)準(zhǔn)化．但是抗推剛度小，受風(fēng)和地震作片j時變形較大。剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好，具有良好的抗推剛度和延性，但平面布置靈活性筐，開問小，自重丈?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)一定程度上綜合了前面二者優(yōu)勢，既可滿足建筑布置又可滿足結(jié)構(gòu)抗側(cè)力要求。簡體結(jié)構(gòu)，筒體滿足高層結(jié)構(gòu)向高發(fā)展的需求，抗推剛度和抗扭剛度大．承載力高，整體性好，平面布置靈活，但是設(shè)置加強層的外框架一核心筒中的仲臂構(gòu)鐘在外框架連接處很難實現(xiàn)強柱弱粱．同時密杜深梁的框筒結(jié)構(gòu)很難

3、實現(xiàn)梁鉸屈服機制，結(jié)構(gòu)還存在剪力滯后現(xiàn)象。巨型結(jié)構(gòu)傳力明確，整體性能好，不但能滿足建筑功能的要求，而且抗傾覆力矩大，穩(wěn)定性高，施工速度快，但是巨型結(jié)構(gòu)屬于超高層結(jié)構(gòu)中一種新穎的結(jié)構(gòu)形式，地震、風(fēng)等動力荷裁對其影響巨大，節(jié)點的受力復(fù)雜，動力失穩(wěn)相對丁靜力失穩(wěn)具有更大的危害性。懸掛結(jié)構(gòu)和懸挑結(jié)構(gòu)具有允分發(fā)揮材料強度，顯著減少地震作用和易于創(chuàng)造大空間的優(yōu)點，但由于其側(cè)向剛度儀由其他抗側(cè)力結(jié)構(gòu)貢獻(xiàn)，體型上大下小，抗風(fēng)不利，因此建筑物高度受到限制。表1列出了月前世界前十大超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系資料。表1世界前十大超高層建筑的結(jié)構(gòu)體

4、系名次名稱高度層數(shù)所在城市結(jié)構(gòu)體系l臺北101508lOl臺北巨型框架一棱心筒結(jié)構(gòu)2石油大廈雙塔45288吉隆坡鋼筋混凝土框架一核心筒—伸臂結(jié)構(gòu)3西爾斯大廈442llO芝加哥柬筒結(jié)構(gòu)4金茂大廈42188上?？蜷靡缓诵耐才颈劢Y(jié)構(gòu)5世貿(mào)大廈417110紐約外框內(nèi)筒的銅結(jié)構(gòu)體系嗣際金融中心6420∞香港混凝土棱芯筒并采用伸臂桁槊二期7中信廣場39l鋤廣’}l框架一簡體結(jié)構(gòu)8地王大廈38469深圳框架一核心筒—伸臂結(jié)構(gòu)9帝國大廈38l102紐約外框內(nèi)倚的鋼結(jié)構(gòu)體系10中環(huán)廣場a9478香港鋼筋混凝土筒中筒結(jié)構(gòu)工業(yè)建筑2007增

5、刊第七屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會從表1可以看H1超高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，主要有巨型結(jié)構(gòu)，筒中筒結(jié)構(gòu)，束筒結(jié)構(gòu)，框架一筒體結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)今世界各國特別是發(fā)達(dá)國家，競相構(gòu)思推出高度超過500米的超限高層建筑，但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系已不能適應(yīng)超限高層建筑的要求．同時為了解決建筑功能與構(gòu)造之問的矛盾，使結(jié)構(gòu)能自上麗下不斷形成建筑大空間，以及滿足高層建筑對抗風(fēng)抗震的要求，對超限高層的體系研究顯得尤為重要。二、巨型結(jié)構(gòu)懸掛體系研究現(xiàn)狀在地震作用的頻域內(nèi)，懸掛質(zhì)量表現(xiàn)出較好的減震性能?”1。懸掛樓層則足利用結(jié)構(gòu)自身的重量懸吊在主體框架上，減振效

6、果要比附加T如、TLD好．同時又不加大結(jié)構(gòu)負(fù)載。當(dāng)懸掛結(jié)構(gòu)體系在水平荷載作用下產(chǎn)生水平向振動時，主體框架帶動懸掛樓層振動．而懸掛樓層產(chǎn)生的慣性力反作用于主體框架，當(dāng)這種慣性力與主體框架的運動相反時就產(chǎn)生了減振作用’1。1997奸‘東南大學(xué)呂忠濤與南京工業(yè)大學(xué)劉郁馨的研究表明，懸掛點抗轉(zhuǎn)剛度對懸掛段的側(cè)移剛度影響較小，可按餃接情況適當(dāng)修正；結(jié)構(gòu)動力衰減系數(shù)對動力反應(yīng)的影響顯著，懸掛點的剪力與樓段的擺動位移成正比“，同時建立了懸掛建筑框架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性估算方法一·。．1998年，華南理工大學(xué)粱啟智、張耀華等人分折了巨型框架懸掛

7、體系的動力學(xué)模型及其動力特點，并與坐承式巨型框架進(jìn)行比較，結(jié)果表明，巨型框架懸掛體系有很好的減震性能“。。

8、_J年同濟大學(xué)王肇民、董軍研究了巨型框架懸掛結(jié)構(gòu)在豎向地震下的響應(yīng)。研究表明巨型框架懸掛結(jié)構(gòu)在豎向地震下與普通結(jié)構(gòu)響應(yīng)基本相當(dāng)，并未出現(xiàn)大跨懸臂結(jié)構(gòu)顯著放大努向地震的現(xiàn)象“3。袁政強、自紹良、李正良則將巨型框架體系懸掛結(jié)構(gòu)與普通結(jié)構(gòu)考慮次結(jié)構(gòu)影響做比較。研究表明，巨型框架體系的動力性能受主、次結(jié)構(gòu)剛度比和質(zhì)量比的影響”-。1999年王肇民、董軍等人以一結(jié)構(gòu)方案為算例。建立了高層巨型框架懸掛結(jié)構(gòu)體系的分析模型，研究

9、了巨型框架靜、動力特性及其參數(shù)影響規(guī)律，分析表明巨型框架懇掛結(jié)構(gòu)體系具有顯著減小水平地震作用的效果，巨型框架懸掛結(jié)構(gòu)是一種很有前途的結(jié)構(gòu)體系”1。與此同時粱啟智、張耀華等人研究了巨型框架懸掛體系地震反應(yīng)的特點。巨型框架懸掛體系的震動有如下特點：巨型框架的運動較復(fù)雜，含有較多的頻率成分，而懸掛樓層呈現(xiàn)比較單調(diào)的擺動，但總的來說，巨型