CN215670229U - 一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构 - Google Patents
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Abstract
一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，以实现释放楼板的多向自由度、多模态制振，且构造简单，有利于降低工程成本。包括构筑物刚性主体框架、设置于主体框架内的多层楼板和多模态调谐质量阻尼系统；所述构筑物刚性主体框架由结构柱、顶梁、底板和四周的剪力墙构成，各层楼板由钢索对应悬挂在构筑物刚性主体框架的各层混凝土牛腿上；所述调谐质量阻尼系统包括释放多自由度的楼板，以及设置在四周剪力墙内壁与对应的楼板侧壁之间且形成连接的弹簧阻尼机构，调谐质量阻尼系统以各层楼板作为质量，弹簧阻尼机构起到调谐减震作用。
Description
技术领域
本实用新型属于高层构筑物减震装置技术领域，涉及一种现多模态制振的构筑物楼板减震结构。
背景技术
地震是一种危害极大的自然灾害，由于其发生的随机性和不确定性，往往会造成惨重的人员伤亡和巨大的经济损失。随着社会经济发展和人们生活水平提高，对高层建筑等重要结构和城市功能保障性结构的抗震性能要求也日益增高。
在工程减震技术领域中，调谐质量阻尼器(tuned mass dampers，简称TMD)是一种由质量-弹簧-阻尼器构成的动力吸振装置，其附加在主体结构上，当主结构承受动力而发生振动时，质量块随之产生惯性运动，通过合理选取子结构参数，将TMD的自振频率调谐到与主结构的频率或激励频率一致时达到动力谐振状态，TMD通过弹簧、阻尼器向主结构施加反方向的作用力来抵消部分输入结构的扰动力，并通过阻尼器集中耗能，使主结构的振动响应减弱。
现阶段TMD的抗震效果仍然是一个重要的研究课题，由于地震的高频部分使得建筑结构的高阶振型通常被激发，而结构的低阶振型表现不充分，但常规的单模态制振TMD只能将结构调谐至某个低阶基本频率，因此在这些情况下不能减小总的地震响应，响应幅值不容易降低。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，以实现释放楼板的多向自由度、多模态制振，且构造简单，有利于降低工程成本。
本实用新型所解决上述技术问题采用的技术方案如下：
本实用新型的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，其特征是：包括构筑物刚性主体框架、设置于主体框架内的多层楼板和多模态调谐质量阻尼系统；所述构筑物刚性主体框架由结构柱、顶梁、底板和四周的剪力墙构成，各层楼板由钢索对应悬挂在构筑物刚性主体框架的各层混凝土牛腿上；所述调谐质量阻尼系统包括释放多自由度的楼板，以及设置在四周剪力墙内壁与对应的楼板侧壁之间且形成连接的弹簧阻尼机构，调谐质量阻尼系统以各层楼板作为质量，弹簧阻尼机构起到调谐减震作用。
所述弹簧阻尼机构包括多个等距且相间布置的弹簧和阻尼器，弹簧和阻尼器一端垂直伸入到剪力墙内，另一端与滑动板固定连接；所述楼板的侧壁上具有滑槽，滑槽内沿纵向间隔设置滚轮，滑动板与滚轮轮面接触。
所述弹簧阻尼机构根据各层楼板参与制振的模态调整弹簧的刚度和阻尼器的参数，每层与楼板相连的弹簧阻尼机构中的弹簧和阻尼器的个数根据各层刚度阻尼参数确定。
所述弹簧阻尼机构中弹簧、阻尼器个数由楼层的刚度和阻尼参数确定，各楼层楼板对应弹簧、阻尼器个数不相同的弹簧阻尼机构，同层楼板每侧对应弹簧、阻尼器个数相同的弹簧阻尼机构。
本实用新型的有益效果主要体现在如下方面：
一、依据多模态制振的设计方案，对每层的楼板进行刚度和阻尼的设置，对每层楼板的地震作用影响进行个性化抑制，既可有效实现减震作用，亦可降低工程成本；
二、楼板释放多自由度，地震中以楼板的多向自由度、楼板自重和长期活荷载可以作为附加质量，在主结构中产生与原结构受力相反的惯性力，和弹簧阻尼机构始终处于调谐状态，而且四个方向上的阻尼器可以耗散多方向的地震能量。
三、构筑物中的楼板采用分层悬吊方式，不同楼层设置不同的刚度阻尼参数的系统，实现高层构筑物的多模态制振，在达到更优的抗震效果下可有效减小弹簧和阻尼器的使用量，既节省材料又节约工程成本，具备很好的应用前景。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本实用新型一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构的立体图；
图2是本实用新型一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构的俯视图；
图3是本实用新型一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构的底层结构放大图；
图4是本实用新型一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构的调谐质量阻尼系统安装示意图；
图5为本实用新型实施例的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构的悬吊结构安装示意图。
图中：结构柱1、顶梁2、剪力墙3、底板4、楼板5、弹簧6、阻尼器7、牛腿8、滚轮9、滑槽10、滑动板11、预埋套管12、悬吊孔13、钢索14。
具体实施方式
结合附图和具体实施方式对本技术方案进行详细说明。
参照图1和图2，本实用新型的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构包括构筑物刚性主体框架、设置于主体框架内的多层楼板5 和多模态调谐质量阻尼系统。所述构筑物刚性主体框架由结构柱1、顶梁 2、底板4和四周的剪力墙3构成，各层楼板5由钢索14对应悬挂在构筑物刚性主体框架的各层混凝土牛腿8上。所述调谐质量阻尼系统包括释放多自由度的楼板5，以及设置在四周剪力墙3内壁与对应的楼板5侧壁之间且形成连接的弹簧阻尼机构，调谐质量阻尼系统以各层楼板5作为质量，弹簧阻尼机构起到调谐减震作用。
参照图3和图4，所述弹簧阻尼机构包括多个等距且相间布置的弹簧 6和阻尼器7，弹簧6和阻尼器7一端垂直伸入到剪力墙3内，另一端与滑动板11固定连接。所述楼板5的侧壁上具有滑槽10，滑槽10内沿纵向间隔设置滚轮9，滑动板11与滚轮9轮面接触。
所述弹簧阻尼机构根据各层楼板5参与制振的模态调整弹簧6的刚度和阻尼器7的参数，每层与楼板5相连的弹簧阻尼机构中的弹簧6和阻尼器7的个数根据各层刚度阻尼参数确定。所述弹簧阻尼机构中弹簧6、阻尼器7个数由楼层的刚度和阻尼参数确定，各楼层楼板5对应弹簧6、阻尼器7个数不相同的弹簧阻尼机构，同层楼板5每侧对应弹簧6、阻尼器 7个数相同的弹簧阻尼机构。
参照图1，根据高层构筑物的制振模态，可以确定每层楼的弹簧刚度和阻尼参数，且根据弹簧刚度和阻尼参数确定每层楼板5所需的弹簧6 和阻尼器7个数。因此，在地震发生时，楼板5会在地震波的作用下产生晃动，且带动滚轮9与滑动板11相对滑动，实现楼面板5多方向自由度的释放。地震扰动过程中，楼板5自身惯性力和弹簧6对主体框架施加一定调谐作用，楼板5将大量的地震波传递给阻尼器7，阻尼器7内部的剪切变形提供附加阻尼，大量消耗地震能量，不同楼层在同一地震波作用下呈现的状态各异，不同刚度的弹簧6和不同参数的阻尼器7，可以使得设置在不同楼层中的弹簧阻尼系统发挥最大的作用，针对性较强的减小地震的灾害，节约资源和资金。
参照图3，所述楼板5带有四个角点，在四个角点处分别设有供钢索 14穿过的悬吊孔13。参照图5，所述楼板5混凝土牛腿8与结构柱1和剪力墙3现浇为一体，混凝土牛腿8内设置用于固定安装钢索14的预埋套管12。
以上所述只是用图解说明本实用新型一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构的一些原理，并非是要将本实用新型局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本实用新型所申请的专利范围。
Claims (6)
1.一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，其特征是：包括构筑物刚性主体框架、设置于主体框架内的多层楼板(5)和多模态调谐质量阻尼系统；所述构筑物刚性主体框架由结构柱(1)、顶梁(2)、底板(4)和四周的剪力墙(3)构成，各层楼板(5)由钢索(14)对应悬挂在构筑物刚性主体框架的各层混凝土牛腿(8)上；所述调谐质量阻尼系统包括释放多自由度的楼板(5)，以及设置在四周剪力墙(3)内壁与对应的楼板(5)侧壁之间且形成连接的弹簧阻尼机构，调谐质量阻尼系统以各层楼板(5)作为质量，弹簧阻尼机构起到调谐减震作用。
2.如权利要求1所述的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，其特征是：所述弹簧阻尼机构包括多个等距且相间布置的弹簧(6)和阻尼器(7)，弹簧(6)和阻尼器(7)一端垂直伸入到剪力墙(3)内，另一端与滑动板(11)固定连接；所述楼板(5)的侧壁上具有滑槽(10)，滑槽(10)内沿纵向间隔设置滚轮(9)，滑动板(11)与滚轮(9)轮面接触。
3.如权利要求1所述的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，其特征是：所述弹簧阻尼机构根据各层楼板(5)参与制振的模态调整弹簧(6)的刚度和阻尼器(7)的参数，每层与楼板(5)相连的弹簧阻尼机构中的弹簧(6)和阻尼器(7)的个数根据各层刚度阻尼参数确定。
4.如权利要求3所述的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，其特征是：所述弹簧阻尼机构中弹簧(6)、阻尼器(7)个数由楼层的刚度和阻尼参数确定，各楼层楼板(5)对应弹簧(6)、阻尼器(7)个数不相同的弹簧阻尼机构，同层楼板(5)每侧对应弹簧(6)、阻尼器(7)个数相同的弹簧阻尼机构。
5.如权利要求2所述的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，其特征是：所述楼板(5)带有四个角点，在四个角点处分别设有供钢索(14)穿过的悬吊孔(13)。
6.如权利要求2所述的一种利用构筑物楼板实现多模态制振的减震结构，其特征是：所述楼板(5)混凝土牛腿(8)与结构柱(1)和剪力墙(3)现浇为一体，混凝土牛腿(8)内设置用于固定安装钢索(14)的预埋套管(12)。
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| CN (1) | CN215670229U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI837870B (zh) * | 2022-10-06 | 2024-04-01 | 莊金洞 | 多面式摩擦型與智慧多模態調諧質量式阻尼器減振結構 |
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2021
- 2021-01-08 CN CN202120039210.7U patent/CN215670229U/zh active Active
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| TWI837870B (zh) * | 2022-10-06 | 2024-04-01 | 莊金洞 | 多面式摩擦型與智慧多模態調諧質量式阻尼器減振結構 |
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