[发明专利]高层结构体的阻尼

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

在第一方面，本发明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，本发明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(static differential 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。

设想本发明将在高度超过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，根据本发明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。