CN113958015B - 一种用于结构振震双控的结构体系及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑结构技术领域，尤其是涉及一种用于结构振震双控的结构体系及设计方法。本发明利用纤细的受拉组件将结构本体和固定体相连，可实现结构微振动和地震动的双重控制。本方法基本不影响原有建筑效果，不增大结构断面，结构无需上抬成拱，结构附加荷载基本可以忽略，且适应激励频率的范围广，振动和震动控制效率高。

Description

一种用于结构振震双控的结构体系及设计方法

技术领域

本发明属于建筑结构技术领域，尤其是涉及一种用于结构振震双控的结构体系及设计方法。

背景技术

大跨结构、长悬臂结构(本申请中所述的“大跨”或“长悬臂”结构并不由特定的结构跨度或悬挑长度数值来进行判别，而泛指由于结构刚度较小而具有振(震)动控制需求的所有结构，以下不再赘述)或柔性结构是广泛存在的结构形式，其应用场景包括但不限于居住建筑、公共建筑、工业建筑、道桥建筑等。这些结构在人行荷载、车行荷载、设备荷载、风荷载激励作用下可能产生较为明显的结构振动，进而影响舒适感，甚至造成人的心理恐慌，同时由于结构刚度小，因此在地震作用下结构响应较大，故需控制它们的振(震)动响应。常见的控制方法有：增大结构刚度(例如增大梁断面尺寸或桁架高度)、增加支撑点(例如增设结构柱减小跨度)、改变结构形式(例如将梁中部上抬使之成为拱形结构)、施加质量调谐阻尼器(TMD)等。但是，现有技术有如下的缺点：

(1)增大梁高或桁架高度将无法实现轻薄的建筑效果；

(2)增设的结构柱由于需承担大跨结构的重量而使其断面较大，影响建筑效果；

(3)拱形结构要求梁中部上抬量较大，影响建筑效果；

(4)TMD对振动频率敏感，单个TMD通常对改善结构在特定频率下的振动效率较高，激励频率稍有偏差，减振效率将显著降低。由于地震作用的频带较宽，故单个TMD通常无法显著降低地震响应，甚至可能造成地震响应放大。多个TMD联合应用可以拉宽减振(震)敏感频率区间，但将给结构带来显著的负担。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于结构振震双控的结构体系及设计方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种用于结构振震双控的结构体系，其包括：结构本体、固定体、结构支承和受拉组件；所述结构本体通过所述结构支承与所述固定体连接；所述受拉组件通过至少一连接节点与所述结构本体连接；所述受拉组件通过至少一连接节点与所述固定体连接。

优选地，所述受拉组件包括：受拉本体、结构本体连接节点和固定体连接节点；所述受拉本体通过结构本体连接节点与结构本体连接；所述受拉本体通过固定体连接节点与固定体连接。

优选地，所述受拉组件还包括：导向装置；所述导向装置连接于若干个受拉本体之间，使若干个受拉本体构成一整体结构。

优选地，所述受拉组件还包括：节点保护装置；所述节点保护装置设置在结构本体连接节点或固定体连接节点的周围。

优选地，所述受拉组件还包括：拉力调节装置；所述拉力调节装置设置在所述受拉本体上。

优选地，所述受拉组件还包括：附属功能构件；所述附属功能构件设置在所述受拉本体及其连接节点上。

优选地，所述结构本体包括：大跨结构、长悬臂结构、柔性结构的全部或一部分，结构本体的布置方向呈现水平、竖直或斜向。

优选地，所述受拉组件的结构本体连接节点和固定点连接节点的布置数量包括如下形式一至形式四中的任意一种：形式一：所述受拉组件的结构本体连接节点为一点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为一点固定；形式二：所述受拉组件的结构本体连接节点为一点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为多点固定；形式三：所述受拉组件的结构本体连接节点为多点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为一点固定；形式四：所述受拉组件的结构本体连接节点为多点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为多点固定。

第二方面，本发明还提供一种结构振震双控的设计方法，其包括：

S1、无受拉组件状态下，进行不考虑减振或减震需求的结构本体及结构支承的承载力设计；

S2、无受拉组件状态下，提取各结构本体连接节点在所有可能需要控制振动或震动响应的荷载工况下分别可能出现的最大位移s_i；

S3、对受拉本体进行张拉分析，使得张拉完成后各结构本体连接节点的位移达到步骤S2中的最大位移s_i的k倍，即k×s_i，此时受拉本体中的拉力数值为T₁；当k≥1时，在所有步骤S2中考虑的荷载工况下，与各结构本体连接节点相连的受拉本体均不松弛；当k＜1时，在所有步骤S2中考虑的荷载工况下，至少一个与各结构本体连接节点相连的受拉本体发生松弛；

S4、撤销激励荷载，此时结构体本体由于卸载而发生回弹，受拉本体中的张拉力增大；通过迭代分析得到仅保留恒载时受拉本体中残余的张拉荷载T₂，由此可得到控制张拉力T₂。

优选地，振震双控功能包括对人行振动荷载、车行振动荷载、设备振动荷载、风振荷载激励下的结构“振动”和对地震荷载激励下的“震动”进行控制。

需要说明的是，上述技术方案与传统斜拉索结构、悬索结构存在以下区别：

1)布置位置和受力方向不同：传统斜拉索结构及悬索结构中的拉索常位于结构本体上方，拉索或斜索对结构本体施加竖直向上或斜上方的作用力，将结构本体的荷载向上传递至高处的桥塔、岩壁等结构中；本发明中受拉组件可位于结构本体的上方、侧面、下方等任何方位，故可选的固定点位置大大增加，丰富了方案的可实施性；

2)受荷条件和控制目标不同：传统斜拉索结构及悬索结构用于增强结构抵御结构自重、使用活荷载、风雪荷载、地震荷载的承载能力，主要属于承载力设计范畴；本发明受拉组件主要用于控制结构振动和震动，主要属于舒适度设计范畴；

3)形态特点不同：传统斜拉索结构及悬索结构由于承受的荷载大导致拉索或悬索直径很粗；本发明中受拉本体承力小使其直径小，弱化了对视觉效果的影响，且由于承力小而使其更易被设计出丰富的造型，建筑效果好。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1)本发明适用性广，可广泛适用于居住建筑、公共建筑、工业建筑、道桥建筑等各类建筑；2)本发明通用性强，可广泛适用于对人行荷载、车行荷载、设备荷载、风荷载、地震荷载下的结构响应控制；3)本发明构造简单，仅通过在结构本体与固定体之间连接受拉组件即可实现；4)本发明对结构造成的负担小，在原结构上仅需略微施加拉力荷载，基本不增加原有结构的负担；5)本发明视觉效果好，受拉本体基本不影响原有视觉效果，其纤细的形态不受制于结构本体与固定体间的距离，且通过受拉本体的收分可形成丰富的视觉效果；6)本发明具备可设计性，通过对受拉组件张拉力的调节，可实现不同程度的减振(震)效果；7)本发明具备可扩展性，通过在受拉组件上附着功能或装饰构件，可实现特定的功能或营造更加丰富的视觉效果。8)本发明节省成本，最少采用1组受拉组件即可实现显著的振(震)动控制，减少甚至避免使用TMD；

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明提供的大跨度梁的受拉组件典型布置方式示意图；

图1b为本发明提供的长悬臂梁的受拉组件典型布置方式示意图；

图1c为本发明提供的大跨度拱的受拉组件典型布置方式示意图；

图1d为本发明提供的大跨度桁架的受拉组件典型布置方式示意图；

图1e为本发明提供的长悬臂桁架的受拉组件典型布置方式示意图；

图1f为本发明提供的大跨度张弦结构的受拉组件典型布置方式示意图；

图1g为本发明提供的长悬臂张弦结构的受拉组件典型布置方式示意图；

图2a为根据本发明一个实施例的固定体为地面重物的示意图；

图2b为根据本发明一个实施例的固定体为埋入地下的重物的示意图；

图2c为根据本发明一个实施例的固定体为抗拔锚杆、抗拔桩等基础的示意图；

图2d为根据本发明一个实施例的固定体为结构本体的一部分的示意图；

图2e为根据本发明一个实施例的固定体为除结构本体以外的其它结构体的示意图；

图2f为根据本发明一个实施例的固定体为结构本体的一部分且对两者进行联合减振(震)示意图；

图3为根据本发明一个实施例的结构支承标高高于或低于结构本体的示意图；

图4为根据本发明一个实施例的在结构本体边缘和内部均布置结构支承和受拉组件的相对位置关系示意图；

图5a为根据本发明一个实施例的结构支承、受拉组件与圆盘形结构本体相对位置关系示意图；

图5b为根据本发明另一个实施例的结构支承、受拉组件与圆盘形结构本体相对位置关系示意图；

图6为本发明实施例的结构本体连接节点、固定体连接节点、节点保护装置和拉力调节装置示意图；

图7a为本发明实施例的第一种导向装置的示意图；

图7b为本发明实施例的第一种导向装置的剖视图；

图7c为本发明实施例的第二种导向装置的示意图；

图8a为受拉本体始终松弛的关键状态下大跨型结构本体振(震)动形态示意图；

图8b为受拉本体部分松弛(在初始位形时拉力T₂＝0)的关键状态下大跨型结构本体振(震)动形态示意图；

图8c为受拉本体始终张紧的关键状态下大跨型结构本体振(震)动形态示意图；

图9a为受拉本体始终松弛的关键状态下悬挑型结构本体振(震)动形态示意图；

图9b为受拉本体部分松弛(在初始位形时拉力T₂＝0)的关键状态下悬挑型结构本体振(震)动形态示意图；

图9c为受拉本体始终张紧的关键状态下悬挑型结构本体振(震)动形态示意图；

图10是根据本发明一个实施例的适用于竖直向长悬臂结构的受拉组件排布形式示意图；

图11是根据本发明一个实施例的不带导向装置的“多对一”的受拉组件的排布形式示意图。

图12是根据本发明一个实施例的带导向装置的“多对一”的单级收分的受拉组件的排布形式示意图。

图13是根据本发明一个实施例的带导向装置的“多对一”的多级收分受拉组件的排布形式示意图。

图14是根据本发明一个实施例的带导向装置和约束单元的“多对一”的多级收分的受拉组件的排布形式示意图。

图15a是根据本发明一个实施例的相互平行的“多对多”的竖直向受拉组件的排布形式示意图。

图15b是根据本发明一个实施例的相互平行的“多对多”的斜向受拉组件的排布形式示意图。

图16是根据本发明一个实施例的不相互平行的“多对多”的受拉组件的排布形式示意图。

图17是根据本发明一个实施例的成组设置“多对多”的受拉组件的排布形式示意图。

图18是根据本发明一个实施例的附属功能构件的排布形式示意图。

图19a、图19b、图19c是根据本发明一个实施例的力组件的控制张拉力T₂的获得方式示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1至图19所示，本申请提供一种用于结构振震双控的结构体系，其包括：结构本体1、固定体2、结构支承3和受拉组件4；所述结构本体1通过所述结构支承3与所述固定体2连接；所述受拉组件4通过至少一连接节点41与结构本体1连接；所述受拉组件4通过至少一连接节点42与固定体2连接。本发明在普通结构上仅需增加纤细的受拉组件4即可实现振(震)动的双重控制，不影响原有建筑效果，不增大结构断面，结构无需上抬成拱，结构附加荷载基本可以忽略，且适应激励频率的范围广，振(震)动控制效率高。

本实施例中，优选地，所述受拉组件4包括：受拉本体40、结构本体连接节点41和固定体连接节点42；所述受拉本体40通过结构本体连接节点41与结构本体1连接；所述受拉本体40通过固定体连接节点42与固定体2连接。

本实施例中的受拉组件4对结构减振(震)起到核心作用。其中，受拉本体40由于仅受拉力，因此不存在受压稳定问题，故受拉本体40的截面尺寸可不受限于结构本体1和固定体2之间的距离而始终维持纤细的形态。在结构本体1振(震)动过程中，受拉本体40中的拉力大小发生变化，但只要不发生松弛，就能为结构本体1提供约束刚度，减小结构本体1的实际跨度，提高其自振频率。结构自振频率与激励荷载的频率或其倍频偏差越大，结构发生共振的概率越小，振(震)动幅度越小，这是振震双控的力学作用机理。受拉本体40可结合成本、功能性、可获得性等多种需求而进行材质和实现方式的选用，包括但不限于钢、不锈钢、碳纤维、玻璃纤维、铝合金、记忆合金等金属和非金属材质和绞线、缆索、筋材、棒材、片材、布材、管材等实现方式。结构本体连接节点41可采用销轴或锁夹的形式在结构本体底部进行固定，也可采用对穿锚固的形式进行固定，并不限于采用上述形式。固定体连接节点42可采用销轴或锁夹的形式在固定体顶部进行固定，也可采用对穿锚固的形式进行固定，并不限于采用上述形式。例如：可将固定体连接节点42与钢筋混凝土结构顶部的预埋件21进行焊接连接。

优选地，所述受拉组件4还包括：导向装置43；所述导向装置43连接于若干个受拉本体40之间，使之构成一整体结构。例如，可通过导向装置43将若干受拉本体40合为一束(或少量)受拉本体40。所述导向装置43包括：导向连接板，根据受拉本体收分关系排布的需要，所述导向连接板可为三角形、扇形、梯形或圆形、椭圆形、环形等多种形式；所述导向连接板设置有若干个连接孔。由于合束受拉本体40与分束受拉本体40的布置方向需保证拉力满足力学关系，故连接孔排布形状有一定的要求。典型形式为受拉本体分束的延长线交于合束连接孔处，但不限于此。

优选地，所述受拉组件4还包括：约束单元44；所述约束单元44连接于若干个导向装置43之间，与导向装置43一起使若干个受拉本体40构成一整体结构。例如，可通过导向装置43将横向的约束单元44与受拉本体40进行连接，实现对受拉本体40方向的变化。

优选地，所述受拉组件还包括：节点保护装置45；所述节点保护装置设置在结构本体连接节点41或固定体连接节点42的周围。由于受拉本体40形态纤细且长度较大，故在侧向风荷载作用下可能被激发持续的风振响应。在结构本体连接节点41和/或固定体连接节点42附近可增加节点保护装置45以避免上述连接节点在长期往复风振下产生疲劳破坏。一种可选的形式为：由结构本体1或固定体2外伸支撑杆451固定限位环452，受拉本体40穿过限位环452后再与结构本体连接节点41或固定体连接节点42连接。在限位环452和受拉本体40间的微小间隙可采用填充材料453填实，包括但不限于橡胶、硅胶等。

优选地，所述受拉组件还包括：拉力调节装置46；所述拉力调节装置46设置在所述受拉本体40上。

优选地，拉力调节装置46包括但不限于采用螺旋丝扣或液压的方式实现，也不限于通过人工、机械辅助或电动自动控制的方式进行调整，且不限于设置于受拉本体40的顶部、中部或底部。

优选地，所述受拉组件4还包括：功能和装饰构件47；所述附属功能构件47设置在所述受拉本体40、约束单元44及其连接节点(如结构本体连接节点41、固定体连接节点42、导向装置43等)上。所述功能和装饰构件47包括但不限于照明设备、音响设备、铃铛、广告牌、标志牌等，可采用缠绕、夹持、悬吊等多种方式固定。

优选地，所述结构本体1可为平面结构或立体结构等多种结构形式，包括但不限于线状结构(单/双/多向梁或桁架，单/双/多向拱或拱架等)、面状结构(单/双/多层网壳或拱壳等)、体状结构(单/双/多层球壳或多面体壳等)及其它形式。所述线状结构的形态包括但不限于：直线、斜线、曲线、折线、不规则线等形态及其组合形态；所述面状结构的形态包括但不限于：平面、斜面、折面、曲面、不规则面等形态及其组合形态；所述体状结构的形态包括但不限于：(椭)球体、多面体、不规则体等形态及其组合形态。

优选地，所述结构本体1可全部或部分呈大跨或长悬臂状态，其具体应用场景包括但不限于：大跨结构、长悬臂结构、柔性结构的全部或一部分，并不限于结构的布置方向呈现水平、竖直或斜向。

优选地，所述结构本体连接节点41在结构本体1的排布形状和所述固定体连接节点42在固定体2的排布形状包括如下任意一种形式：所述结构本体连接节点41在结构本体40之上汇聚于一点；或者，所述结构本体连接节点41的连线呈纵向、横向或斜向的直线；或者，所述结构本体连接节点41的连线呈弧线；或者，所述结构本体连接节点41的连线呈圆形或椭圆形；或者，所述结构本体连接节点41的连线呈多边形；或者，所述受拉组件的上连接节点的连线呈无规则异形；并不限于此。

优选地，固定体2为帮助结构本体进行减振(震)体，其特征为在受拉组件4向其施加的所有可能力的作用下不发生移动或其移动幅度显著小于结构本体1(不限于水平或竖向移动)，其典型形式包括但不限于：置于地面的固定体2本身的重量足够大而无法被拉动；固定体2被埋置入地下使其与其上覆盖的土体重量足够大而无法被拉动；固定体2通过抗拔锚杆、抗拔桩等基础与地基间的共同作用而被固定；固定体2为结构本体1的一部分；固定体2为其它除结构本体1以外的结构体。

特别地，固定体2本身也可为需进行减振(震)控制的结构体，在受拉组件4向其施加所有可能力的作用下其移动幅度不显著小于结构本体1。它可为结构本体1的一部分，也可为除结构本体1以外的其它结构体。采用此方案时，在受拉组件4将结构本体1与固定体2进行连接前，结构本体1与固定体2分别以各自的结构刚度承受动力荷载，结构刚度小，结构本体1与固定体2的振(震)动幅度大；在受拉组件4将结构本体1与固定体2进行连接后，两者通过受拉组件4的约束只能发生联合振(震)动，以两者的总刚度承受动力荷载，结构刚度大，故可以同时减小结构本体1和固定体2的振(震)动响应。但相比于上段文字所述的优选形式的固定体2，将结构本体1固定于可振(震)动的固定体2上时的减振(震)效率相对较低。

优选地，将结构本体1和固定体2进行连接的结构支承3可为刚接、铰接、半刚接、滑动连接、弹性连接等多种形式，其布置数量不限(不限于一个、二个或多个)，分布位置不限(不限于布置于结构本体的内部、周边或外部)，布置标高不限(不限于从结构本体底部进行承托、侧面进行支撑或顶部进行吊挂)。例如，当结构本体平面呈多边形时，结构支承可全部或部分布置于多边形边界角点、边线或内部。

基于拉力调节装置46对受拉本体40的张力进行调整，可以达到不同程度的减振(震)效果。本功能基于以下事实而实现：

动力荷载激励下的结构本体会发生振动，即结构本体发生偏离其本来位置的往复变形，并基于受拉本体40中不同张拉力的大小，受拉组件4对结构本体1振(震)动控制将发挥不同程度的作用，存在以下三种关键状态：

(1)关键状态1：结构位于可能达到的沿张拉方向的反方向的最大变形状态时受拉本体40中的张拉力T₂＝0(意味着当结构位于初始位形A-B-C-D-E时受拉本体40已经处于一定程度的松弛状态)，故在整个振(震)动过程中受拉本体40始终处于松弛状态，受拉组件4对结构本体1始终无法起到约束作用，无振(震)动控制效果。此时，以下面的形态为一个完整的振(震)动周期：

(2)关键状态2：结构位于初始位形时受拉本体40中的张拉力T₂＝0。故当结构向下振(震)动时受拉本体40处于松弛状态，受拉组件4对结构本体1无法起到约束作用，无振(震)动控制效果。当结构向上振(震)动时受拉本体40处于张紧状态，受拉组件4对结构本体1可以起到约束作用，有振(震)动控制效果。此时，以下面的形态为一个完整的振(震)动周期：

状态	大跨型(图8a～图8c)	悬挑型(图9a～图9c)
			初始位形	A-B-C-D-E	A-B-C
向上运动直到最高点	A-B1’-C-D1’-E	A-B1’-C
			向下运动回到初始位形	A-B-C-D-E	A-B-C
向下运动直到最低点	A-B2-C2-D2-E	A-B2-C2
			向上运动回到初始位形	A-B-C-D-E	A-B-C

(3)关键状态3：结构位于可能达到的沿张拉方向的最大变形状态时受拉本体40中的张拉力T₂＝0(当结构位于初始位形A-B-C-D-E时受拉本体40已经处于一定程度的张紧状态)，故在整个振(震)动过程中受拉本体40始终处于张紧状态，受拉组件4对结构本体1始终将起到约束作用，有振(震)动控制效果。此时，以下面的形态为一个完整的振(震)动周期：

基于对以上关键状态的分析，可以得出以下结论：

·基于对受拉组件4能为结构本体1提供约束作用的程度不同，关键状态1的振(震)动控制效果最差，关键状态2的振(震)动控制效果居中，关键状态3的振(震)动控制效果最好；

·若受拉本体40比关键状态1时更为松弛，则在整个振(震)动过程中受拉本体40始终处于松弛状态，全程无振(震)动控制效果；

·若受拉本体40比关键状态3时更为张紧，则在整个振(震)动过程中受拉本体40始终处于张紧状态，全程有振(震)动控制效果；

·若受拉本体40的张紧或松弛程度介于关键状态1和3之间，则受拉本体40越张紧，振(震)动控制效果越好。其中，关键状态2为一种当结构位于初始位形时受拉本体40中的张拉力T₂＝0的特殊情况；

基于以上原理，故可通过改变拉力调节装置46的张紧程度来调整受拉本体40中的张拉力，达到调节振(震)动控制程度的目的。

本申请提出一种结构振震双控的设计方法，其包括：

S1、无受拉组件4状态下，进行不考虑减振(震)需求的结构本体1及结构支承3的承载力设计；

S2、无受拉组件4状态下，提取各结构本体连接节点41在所有可能需要控制振(震)动响应的荷载工况下分别可能出现的最大位移s_i；

S3、对受拉本体40进行张拉分析，使得张拉完成后各结构本体连接节点41的位移达到步骤S2中的最大位移s_i的k倍，即，k×s_i，此时受拉本体40中的拉力数值为T₁；

当k≥1时，在所有步骤S2中考虑的荷载工况下，与各结构本体连接节点41相连的受拉本体均不松弛；

特别地，当k＝1时，在所有步骤S2中考虑的荷载工况下与各结构本体连接节点41相连的受拉本体40均不松弛，且至少有一个连接节点刚好不松弛；

当k＜1时，在所有步骤S2中考虑的荷载工况下，至少一个与各结构本体连接节点41相连的受拉本体发生松弛；

S4、撤销激励荷载，此时结构体本体1由于卸载而发生回弹，受拉本体40中的张拉力将增大；通过迭代分析得到仅保留恒载时受拉本体40中残余的张拉荷载T₂，T₂＜T₁，即可得到施工时的控制张拉力。

需要指出的是，以上设计方法可以保证结构在可能出现的所有荷载作用下受拉本体40均不松弛(即至少达到关键状态3)，并可以得到所需张拉力的上限值。由于较低的张拉安全系数k值也能为结构提供振(震)动控制效果，故建议结合振(震)动控制需求选取合适的k值。当振(震)动控制需求较低时，也可以选择小于1的k值。

以下结合附图对本发明受拉组件排布的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

实施例1

本实施例提供一种适用于竖直向长悬臂结构的受拉组件排布形式。

如图10所示，所向长悬臂结构本体1的根部固定于固定体上，受拉组件4布置在其侧面。受拉组件包括：受拉本体40；结构本体连接节点41；固定体连接节点42。受拉本体40不限于水平或倾斜布置；结构本体连接节点41在长悬臂结构本体中部或上部连接时减振(震)效率较高；固定体连接节点42可连接于固定长悬臂结构本体1的同一固定体上，也可与之相反。

特别地，该排布形式的受拉组件适用于高层或高耸结构的风振减振或水平地震减震。

实施例2

本实施例提供一种不带导向装置的“多对一”的受拉组件的排布形式。

如图11所示，受拉组件4包括：多个受拉本体40；多个受拉本体40的一端通过多个结构本体连接节点41与结构本体1相连，多个受拉本体40的另一端通过一个固定体连接节点42与固定体2相连。

该排布形式的受拉组件构造简单，且相比于“一对一”的连接方式，由于多个受拉组件可为结构本体提供更多的作用点，因此减振(震)效率更高。

实施例3

如图12所示，本实施例提供一种带导向装置43的“多对一”的单级收分的受拉组件4的排布形式。

受拉组件4包括：多个受拉本体40分束和单个受拉本体40合束；多个受拉本体的一端通过多个结构本体连接节点41与结构本体1相连，多个受拉本体分束40的另一端通过导向装置43与对侧的一个受拉本体合束40相连，受拉本体合束40的另一端通过固定体连接节点42与固定体2相连。

该排布形式导向装置的设置位置具有可调节性，可设置在受拉本体不同的标高位置，并不限于设置在所有分束的居中位置，造型更加丰富，并由于仅有一根受拉本体合束与固定体2相连，因此固定体连接节点2的构造简单，固定体端的周边空间更大，便于人车通行。

实施例4

本实施例提供一种带导向装置43的“多对一”的多级收分受拉组件4的排布形式。

如图13所示，受拉组件4包括：多个受拉本体40进行多级连接；第一级受拉本体40的一端通过多个结构本体连接节点41与结构本体1连接，第一级受拉本体40的另一端通过导向装置43与第二级受拉本体40的一端进行对应连接；中间级受拉本体40的一端通过导向装置43与前一级受拉本体40进行对应连接，中间级受拉本体40的另一端通过导向装置43与后一级受拉本体40进行对应连接；最后一级受拉本体40的一端通过导向装置43与倒数第二级受拉本体40进行连接，最后一级受拉本体40的另一端通过固定体连接节点42与固定体2连接。显然，实施例3是本实施例的特殊形式。

该排布形式通过导向装置43使得结构形态具备可调节性，各级导向装置43可设置在受拉本体不同的标高位置，并不限于均匀或不均匀的标高分布。通过导向装置作用后呈现的形态比实施例4更加丰富多样。

实施例5

本实施例提供一种带导向装置43和约束单元44的“多对一”的多级收分的受拉组件4的排布形式。

如图14所示，受拉组件4包括：多个受拉本体40顺次进行多级连接；第一级受拉本体40的一端通过多个结构本体连接节点41与结构本体1连接，第一级受拉本体40的另一端通过多个导向装置43与第二级受拉本体40的一端进行对应连接，并由约束单元43在本级导向装置43间进行连接；中间级受拉本体40的一端通过多个导向装置43与前一级受拉本体40进行对应连接，中间级受拉本体40的另一端通过多个导向装置43与后一级受拉本体40进行对应连接，并由约束单元43在同一级导向装置43间进行连接；最后一级受拉本体40的一端通过多个导向装置43与倒数第二级受拉本体40进行对应连接，并由约束单元43在本级导向装置43间进行连接，最后一级受拉本体40的另一端通过固定体连接节点42与固定体2连接。

该排布形式通过导向装置43和约束单元44使得结构形态具备可调节性，各级导向装置43和约束单元44可设置在受拉本体不同的标高位置，并不限于均匀或不均匀的标高分布。通过导向装置43与约束单元44作用后，当受拉本体40的形态轮廓呈现逐渐收窄型时，约束单元44受拉，采用纤细的杆件即可实现；约束单元44也可全部或部分采用压杆，使得导向装置作用后得到的受拉本体40的形态轮廓呈现逐渐放宽形、逐渐收窄型或放宽和收窄交替出现的形态，使得造型更加多样。

实施例6

本实施例提供一种相互平行的“多对多”的受拉组件4的排布形式。

如图15a、图15b所示，受拉组件4包括：多个相互平行的受拉本体40；每个受拉本体40的一端通过一个结构本体连接节点41与结构本体1连接，每个受拉本体40的另一端通过固定体连接节点42与固定体2连接。

该排布形式不含导向装置及约束单元，不存在收分关系，受拉本体40相互平行无交叉，设计和施工简单，振(震)动控制效率高且冗余性好。当固定体2倾斜布置时，受拉本体40可根据通行情况及视觉要求垂直于固定体2或竖直向下布置，亦可采用其它角度倾斜布置。

实施例7

本实施例提供一种不相互平行的“多对多”的受拉组件4的排布形式。

如图16所示，受拉组件4包括：多个不相互平行的受拉本体40；每个受拉本体40的一端通过一个结构本体连接节点41与结构本体1连接，每个受拉本体40的另一端通过固定体连接节点42与固定体2连接。

该排布形式不含导向装置及约束单元，不存在收分关系，受拉本体40虽不相互平行但交叉部位不连接，设计和施工仍属简单。由于受拉本体40的倾斜角度无限制，故相比于实施例6可构建出更丰富的视觉效果。

实施例8

本实施例提供一种成组设置的“多对多”的受拉组件4的排布形式。

如图17所示，本实施例包括将简单的受拉组件4进行多组排列的形式。可采用完全相同的单个受拉组件4进行多次简单重复排布，也可采用不完全相同或完全不相同的受拉组件4进行组合排布。例如图17为将实施例4(图13)进行3次重复后排布形成的门状效果。

该排布形式相比于前述各实施例，可构建出更丰富的视觉效果。

实施例9

本实施例提供一种附属功能构件的排布形式。

受拉组件4包括：前述各实施例所具备的受拉本体40、结构本体连接节点41、固定体连接节点42、导向装置43、约束单元44、限位装置45、拉力调节装置46，在上述组成部分上固定附属功能构件47，包括但不限于发光体、金属制品、绒布/线制品、塑料制品、木制品或纸质品等，可采用缠绕、夹持、悬吊等多种方式固定。例如：包括一种典型的广告/标语牌、灯光/铃铛固定样式，电力可通过沿某组受拉组件4从结构本体1向下或从固定体2向上引至所需处。

该排布形式可在前述各实施例基础上进行实施，可构建出更多样的视觉效果并提供更丰富的使用功能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种用于结构振震双控的结构体系，其特征在于，包括：结构本体、固定体、结构支承和受拉组件；

所述结构本体通过所述结构支承与所述固定体连接；所述受拉组件通过至少一连接节点与所述结构本体连接；所述受拉组件通过至少一连接节点与所述固定体连接；所述受拉组件包括：受拉本体、结构本体连接节点、导向装置、约束单元、节点保护装置、拉力调节装置和固定体连接节点；所述受拉本体通过结构本体连接节点与结构本体连接；所述受拉本体通过固定体连接节点与固定体连接；所述导向装置连接于若干个受拉本体之间，使若干个受拉本体构成一整体结构；所述约束单元连接于若干个导向装置之间，与导向装置一起使若干个受拉本体构成一整体结构；所述节点保护装置设置在结构本体连接节点或固定体连接节点的周围；所述拉力调节装置设置在所述受拉本体上。

2.根据权利要求1所述的用于结构振震双控的结构体系，其特征在于，所述受拉组件还包括：附属功能构件；所述附属功能构件设置在所述受拉本体、约束单元及其连接节点上。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的用于结构振震双控的结构体系，其特征在于，所述结构本体包括：大跨结构、长悬臂结构、柔性结构的全部或一部分，结构本体的布置方向呈现水平、竖直或斜向。

4.根据权利要求1至2中任一项所述的用于结构振震双控的结构体系，其特征在于，所述受拉组件的结构本体连接节点和固定点连接节点的布置数量包括如下形式一至形式四中的任意一种：

形式一：所述受拉组件的结构本体连接节点为一点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为一点固定；

形式二：所述受拉组件的结构本体连接节点为一点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为多点固定；

形式三：所述受拉组件的结构本体连接节点为多点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为一点固定；

形式四：所述受拉组件的结构本体连接节点为多点固定，所述受拉组件的固定体连接节点为多点固定。

5.一种结构振震双控的设计方法，其特征在于，包括：

S1、无受拉组件状态下，进行不考虑减振或减震需求的结构本体及结构支承的承载力设计；

S2、无受拉组件状态下，提取各结构本体连接节点在所有可能需要控制振动或震动响应的荷载工况下分别可能出现的最大位移s _i；

S3、对受拉本体进行张拉分析，使得张拉完成后各结构本体连接节点的位移达到步骤S2中的最大位移s _i的k倍，即k×s _i，此时受拉本体中的拉力数值为T ₁；

当k≥1时，在所有步骤S2中考虑的荷载工况下，与各结构本体连接节点相连的受拉本体均不松弛；

当k<1时，在所有步骤S2中考虑的荷载工况下，至少一个与各结构本体连接节点相连的受拉本体发生松弛；

S4、撤销激励荷载，此时结构体本体由于卸载而发生回弹，受拉本体中的张拉力增大；通过迭代分析得到仅保留恒载时受拉本体中残余的张拉荷载T ₂，由此可得到控制张拉力T ₂。

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