CN216973814U - 一种多层抑振悬挑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于建筑结构技术领域，尤其是涉及一种多层抑振悬挑结构。本技术通过在相邻层的楼层构件间设置纤细的受拉组件将多个楼层的受力和变形相关联，即可广泛适用于悬挑结构在人行、设备等振动荷载下的结构响应控制，构造简单，立面效果通透，振动控制效率高，经济性好。

Description

一种多层抑振悬挑结构

技术领域

本实用新型属于建筑结构技术领域，尤其是涉及一种多层抑振悬挑结构。

背景技术

悬挑结构是广泛存在的建筑结构形式，因结构竖向刚度较小，在人行、车行、设备等振动荷载的激励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，故需对结构振动响应进行控制。常见的控制方法有：增大结构刚度(例如增大梁断面尺寸、增加梁宽或梁数量)、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、添加立柱形成空腹桁架结构等)、施加质量调谐阻尼器(TMD)等。但是，现有技术有如下的缺点：增大梁高将无法实现轻薄的建筑效果或将影响楼层净高，增加梁宽或梁数量将显著提高建造成本；增设的结构柱影响建筑效果和使用空间需求；拱形结构要求梁中部上抬量较大，空腹桁架竖腹杆截面需求大，均影响建筑效果和功能使用；TMD减振效果有限，可能无法靠单独设置TMD满足减振需求，且设置TMD将一定幅度上增加结构荷载负担。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多层抑振悬挑结构，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种多层抑振悬挑结构，其包括：结构支承、楼层构件和层间构件；所述楼层构件包括：悬挑构件；所述层间构件包括：受拉组件；所述结构支承设置于悬挑构件根部；所述层间构件布置于相邻层的所述楼层构件之间。

优选地，所述楼层构件还包括：封边构件；所述封边构件围绕楼层悬挑构件的边缘布置。

优选地，所述楼层构件还包括：细分构件；所述细分构件对封边构件内侧的区域进行细分。

优选地，所述受拉组件包括：受拉本体、上连接节点和下连接节点；所述受拉本体通过上连接节点与上层所述楼层构件连接；所述受拉本体通过下连接节点与下层所述楼层构件连接。

优选地，所述层间构件还包括：铰接柱；所述铰接柱两端分别与相邻层的所述楼层构件铰接。

优选地，所述受拉组件的布置位置还包括：所述受拉组件布置于所述多层抑振悬挑结构与地面之间；所述受拉组件布置于所述多层抑振悬挑结构与周边结构体之间。

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：导向装置，所述导向装置设置于层间位置，使不同方向的受拉本体发生关联。

优选地，所述受拉本体的形式包括绞线、缆索、筋材、片材、布材、棒材、管材中的任意一种，所述受拉本体的材质为钢、不锈钢、铝合金、碳纤维、玻璃纤维、记忆合金中的任意一种。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型视觉效果好，纤细的受拉组件保障了通透的立面效果，且通过受拉组件的排布形成了丰富的视觉效果；本实用新型具备力学合理性，协调了不同楼层间的受力和变形，且具备良好的减振效果；本实用新型具备可设计性，通过对受拉组件张拉力和设置位置的调节可实现不同程度的减振效果。

对于具有较大悬挑的多层及(超)高层建筑，本技术具有巨大的实用价值。通过本技术，避免通过增加梁高来满足舒适度需求，可以通过增加净高而带来舒适感，或增加楼层数来带来经济收益；通过本技术，避免使用TMD进行减振，既降低了成本，又减小了结构负担；通过本技术，层间构件形态纤细，设置于幕墙内时不影响建筑的立面效果。

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是不带受拉组件的传统悬挑结构在人行荷载下的结构变形示意图；

图1b是根据本发明一个实施例的带受拉组件的悬挑结构在人行荷载下的结构变形示意图。

图2是根据本发明一个实施例的每层仅布置一根受拉组件的多层抑振悬挑结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的上下对齐且等分排列受拉组件的多层抑振悬挑结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的上下对齐且非等分排列受拉组件的多层抑振悬挑结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的上下错开排列受拉组件的多层抑振悬挑结构示意图；

图6是根据本发明一个实施例的楼层悬挑长度不同且在端部竖向设置受拉组件的多层抑振悬挑结构示意图；

图7是根据本发明一个实施例的楼层悬挑长度不同且在端部斜向设置受拉组件的多层抑振悬挑结构示意图；

图8是根据本发明一个实施例的竖向受拉组件和斜向受拉组件在悬挑构件和封边构件上联合布置且不带导向装置的多层抑振悬挑结构示意图；

图9是根据本发明一个实施例的竖向受拉组件和斜向受拉组件在悬挑构件、封边构件和细分构件上联合布置且带导向装置的多层抑振悬挑结构示意图；

图10是根据本发明一个实施例的将结构主梁作为悬挑梁结构支承的多层抑振悬挑结构示意图；

图11是根据本发明一个实施例的还将受拉组件布置于所述多层抑振悬挑结构与地面之间的多层抑振悬挑结构示意图。

图12是根据本发明一个实施例的还将受拉组件布置于所述多层抑振悬挑结构与周边结构之间的多层抑振悬挑结构示意图。

图13是根据本发明一个实施例的竖直型受拉组件连接节点示意图；

图14是根据本发明一个实施例的倾斜型受拉组件连接节点示意图；

图15a是根据本发明一个实施例的楼层交汇型受拉组件上连接节点示意图；

图15b是根据本发明一个实施例的楼层交汇型受拉组件下连接节点示意图；

图16a是根据本发明一个实施例的层间交汇型受拉组件连接节点示意图，导向装置为三点交汇；

图16b是与图16a对应的剖面图；

图16c是根据本发明一个实施例的层间交汇型受拉组件连接节点示意图，导向装置为四点交汇；

图16d是与图16c对应的剖面图；

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。

以下结合附图对本发明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。

结合图1a至图16d所示，本申请提供一种带有受拉组件的多层抑振悬挑结构，其包括：结构支承1、楼层构件2、层间构件3；所述楼层构件2 包括：悬挑构件21；所述层间构件包括：受拉组件31；所述结构支承1设置于悬挑构件21根部；所述层间构件3布置于相邻层的所述楼层构件2之间。

优选地，所述楼层构件2还包括封边构件22，所述封边构件22围绕楼层悬挑构件21的边缘布置(例如：封边构件22为连接在悬挑构件21边缘的梁)。所述楼层构件2还包括细分构件23，所述细分构件23对封边构件22内侧的区域进行细分(例如：细分构件23为连接在悬挑构件21中部的梁；或者，连接在结构支承1与封边构件22之间的非悬挑梁)。对于一个一般的悬挑结构，可能同时具有悬挑构件21、封边构件22和细分构件23，也可能具有其中之二，或者仅具有悬挑构件21。

本发明基于如下原理实现对结构受力行为和振动控制的优化(如图1a、图1b所示)：

(1)活荷载越大，分布越靠近楼层构件2的悬挑端部，则楼层构件2 的挠度越大。但活荷载分布位置和荷载大小具有随机性，不同层的活荷载分布位置和大小通常不相同，不同楼层同时达到最大使用活荷载的概率很低，故用层间构件3将多层楼层构件2进行关联后，关联楼层的楼层构件2 协同受力和变形，可以有效降低绝大多数使用工况下关联楼层的楼层构件2 的峰值内力和峰值变形。

(2)振动激励越大，分布越靠近楼层构件2的悬挑端部，则楼层构件 2的振动响应越大。但振动荷载的分布位置、荷载大小具有随机性，不同层的振动荷载分布位置、大小通常不相同，不同楼层的振动激励同时达到最大值的概率很低，故用层间构件3将多层楼层构件2进行关联后，关联楼层的楼层构件2协同受力和变形，可以有效降低绝大多数使用工况下关联楼层的楼层构件2的振动响应。此效应的原理和示例同条目(1)。

(3)振动荷载的激励频率越接近结构的自振频率或倍频，则楼层构件 2的振动响应越大。但不同层的结构自振特性、振动荷载的激振频率通常不相同，故用层间构件3将多层楼层构件2进行关联后，关联楼层的楼层构件2协同振动，一方面增大了整体结构的刚度，有利于减小振动加速度，另一方面显著降低了所有楼层振动荷载的激振频率同时达到关联楼层的整体自振频率的概率，从而实现对振动响应的控制。以图1a、图1b为例，即使有个别楼层的激励荷载与对应楼层的结构自振频率相同，将多楼层关联后，达到新的结构自振频率的楼层荷载所占的比例也比关联前大大降低，从而有效减小关联后楼层的整体振动响应。此效应的原理和条目(1)、(2) 均不同，楼层层数越多，达到结构共振的概率和荷载比率越低，振动控制效果越好。

(4)显而易见地，在满跨均布荷载作用下，楼层构件2在悬挑端部位置的变形及振动最明显。若不同层荷载大小不同，各层的楼层构件2在悬挑结构端部位置的变形及振动情况差异最大，故在悬挑端部布置层间构件3 将不同层的楼层构件2进行联系，通常可以获得理想的协调变形和协同约束振动效果。极端情况下可仅将1组层间构件3布置在楼层构件2的悬挑端部，相比于不设置层间构件的原始结构，其变形和振动情况也将有所改善。

优选地，所述层间构件还包括铰接柱32；所述铰接柱32两端分别与相邻层的所述楼层构件2铰接。铰接柱32可替代受拉组件31而起到将不同楼层进行联系的目的，使其协调变形和协同约束振动。相对于受拉组件31，铰接柱32的形态相对不够纤细，但避免了张拉施工，且可以承受压力，故当对视觉效果要求不高时可采用铰接柱32全部或部分替代本实用新型各实施例中的受拉组件31，并可通过将铰接柱32与幕墙龙骨合并设置，来减小对视觉效果的影响。

本实施例中，所述层间构件3的布置位置根据悬挑结构特点、建筑使用功能和视觉效果需求可布置于不同的位置，布置方向可竖向布置也可斜向布置，受拉组件31的布置角度越接近竖直，将上下楼层构件2进行关联的作用越直接，协同受力和抑振作用越有效。具体实施时，可以仅在悬挑构件21的端头布置层间构件3(如图2所示)；可以在悬挑构件21上均匀布置层间构件3(如图3所示)；可以在悬挑构件21上不均匀布置层间构件 3(如图4所示)；不同层的层间构件3可以不对齐布置(如图5所示)；当不同层的悬挑构件21的悬挑长度不相同时，在悬挑端头的层间构件3可以竖向布置(如图6所示)，也可以在不同长度的悬挑构件21端头直接斜拉布置(如图7所示)。

本实施例中，所述层间构件3的布置位置包括以下几种方式：相邻楼层的悬挑构件21间、相邻楼层的封边构件22间、相邻楼层的细分构件23 间、相邻楼层的悬挑构件21与封边构件22间、相邻楼层的封边构件22与细分构件23间、相邻楼层的悬挑构件21与细分构件23间。如图8所示，通过层间构件3将不同部位的悬挑构件21和封边构件22进行了联系；如图9所示，通过层间构件3将不同部位的悬挑构件21、封边构件22和细分构件23进行了联系。

本实施例中，所述结构支承1设置于所述悬挑构件21的根部。结构支承的形式包括但不限于支撑悬挑构件21的梁(如图10所示)、柱(如图2～9 所示)、桁架等构件。

本实施例中，优选地，所述受拉组件31还可布置于所述多层抑振悬挑结构与地面之间(如图11所示)，以及布置于所述多层抑振悬挑结构与其周边的结构体之间(如图12所示)。相比于仅将所述受拉组件31布置于楼层构件间的工况，将多层抑振悬挑结构与相对更加不易振动的地面或结构体相连，可以起到更好的抑振效果。

本实施例中，优选地，所述受拉组件31包括：受拉本体310、上连接节点311和下连接节点312；所述受拉本体310通过上连接节点311和下连接节点312分别与上、下楼层的楼层构件2进行铰接。

优选地，所述上连接节点311和所述下连接节点312的铰接连接可采用销轴或锁夹固定于结构本体的方式实现，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。

优选地，与所述受拉组件31的竖直排布或斜向排布方式对应，连接节点具有竖直型(如图13所示)、倾斜型(如图14所示)等多种形式，当竖直型受拉组件31与倾斜型受拉组件31或多个倾斜型受拉组件31在楼层构件2处交汇于同一点时，还可能出现楼层交汇型连接节点(如图15a～图15b 所示)。

优选地，所述受拉组件31还包括：导向装置313，所述导向装置313 设置于层间位置，提供使不同方向的受拉本体310发生关联的功能。此功能是通过在钢片上设置与受拉本体310布置方向相对应的圆孔供相应的受拉本体310进行连接而实现，并以各受拉本体310的延长线交于一点为受力最优的圆孔排列方式(如图16a～图16d所示)。

优选地，所述受拉组件31还包括：拉力调节装置314(如图13、图14 所示)，所述拉力调节装置314设置于受拉本体310上。在楼层构件2受力过程中，由于上下层楼层构件2的受荷条件不同使其竖向变形有差异，这将导致受拉本体310的拉力发生变化。但只要受拉本体310不发生松弛，就能始终为楼层构件2提供约束，形成协同受力并减小结构振动。故通过拉力调节装置314可以在施工或后续使用过程中方便地调节受拉本体310 的张拉力，使其始终处于张紧状态。

优选地，拉力调节装置314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310的顶部、中部或底部。

优选地，所述受拉本体310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。

本实施例中，优选地，所述楼层构件2形式包括但不限于：梁、桁架、拱、张弦梁、张弦桁架、索拱、网架，并可在楼层构件上设置抗剪键与钢筋混凝土楼板相连形成组合构件，通过组合作用减小楼层构件2的截面尺寸需求，同时增大结构刚度，减小结构振动响应。

本实施例中，优选地，若所述楼层构件2的截面尺寸不由承载力控制而由振动舒适度控制，则在楼层构件2上还可设置附属减振装置，进一步减小结构振动响应，减小楼层构件2的截面尺寸需求。常见的附属减振装置为调频质量阻尼器(TMD)。

本实施例中，优选地，将幕墙面板上下边界在楼层构件2处进行固定，幕墙面板拼缝位置与受拉组件31的位置对齐，可获得最为通透的视觉效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种多层抑振悬挑结构，其特征在于，包括：结构支承、楼层构件、封边构件和层间构件；所述楼层构件包括：悬挑构件和封边构件；所述层间构件包括：受拉组件；

所述结构支承设置于悬挑构件根部；

所述受拉组件布置于相邻层的所述悬挑构件之间；

所述封边构件围绕悬挑构件的边缘布置。

2.根据权利要求1所述的多层抑振悬挑结构，其特征在于，所述楼层构件还包括：细分构件；所述细分构件对封边构件内侧的区域进行细分。

3.根据权利要求1所述的多层抑振悬挑结构，其特征在于，所述受拉组件包括：受拉本体、上连接节点和下连接节点；所述受拉本体通过上连接节点与上层所述楼层构件连接；所述受拉本体通过下连接节点与下层所述楼层构件连接。

4.根据权利要求1所述的多层抑振悬挑结构，其特征在于，所述层间构件还包括：铰接柱；所述铰接柱两端分别与相邻层的所述楼层构件铰接。

5.根据权利要求1所述的多层抑振悬挑结构，其特征在于，所述层间构件布置位置包括以下任意一种：相邻楼层的悬挑构件间、相邻楼层的封边构件间、相邻楼层的细分构件间、相邻楼层的悬挑构件与封边构件间、相邻楼层的封边构件与细分构件间、相邻楼层的悬挑构件与细分构件间。

6.根据权利要求1所述的多层抑振悬挑结构，其特征在于，所述受拉组件的布置位置还包括：所述受拉组件布置于所述多层抑振悬挑结构与地面之间；所述受拉组件布置于所述多层抑振悬挑结构与周边结构体之间。

7.根据权利要求1所述的多层抑振悬挑结构，其特征在于，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。

8.根据权利要求1所述的多层抑振悬挑结构，其特征在于，所述受拉组件还包括：导向装置，所述导向装置设置于层间位置，使不同方向的受拉本体发生关联。

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