巨型钢桁架悬挂体系附加阻尼装置的减振研究

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1、第七届全同现代结构工程学术研讨会巨型钢桁架悬挂体系附加阻尼装置的减振研究唐桕鉴阮含婷刘兴业(汀苏科技大学士术工程系，镇扛舶瑚”(天津丈学建筑工程学院。夫津∞。。72)摘要：综合评价了现有高层结构体系并总结了高层建筑的发展趋势，芎重按时间顺序系统总结了国内巨型结构悬挂体系的研究历史和现状，在此基础上提出乜型钥桁架悬挂体系附加肌』己装置自。．Ⅵ也结构，井展钽了该结构体系急需研究的几点关键¨题。。‘-‘关键词：巨型桁架，悬挂体系．减振结构，超高层建筑一、现有高层结构体系评价现有的高层结构体系主要有：框架结构、剪力墙结构：框架

2、剪力墙结构、简体结构、巨型结构、悬挂结构帛1悬挑结构。框架结构建筑平面布置灵活，能适应多功能的需要，构件易标准化．但是抗推刚度小，受风和地震作片j时变形较大。剪力墙结构整体性好，具有良好的抗推刚度和延性，但平面布置灵活性筐，开问小，自重丈。框架一剪力墙结构一定程度上综合了前面二者优势，既可满足建筑布置又可满足结构抗侧力要求。简体结构，筒体满足高层结构向高发展的需求，抗推刚度和抗扭刚度大．承载力高，整体性好，平面布置灵活，但是设置加强层的外框架一核心筒中的仲臂构钟在外框架连接处很难实现强柱弱粱．同时密杜深梁的框筒结构很难

3、实现梁铰屈服机制，结构还存在剪力滞后现象。巨型结构传力明确，整体性能好，不但能满足建筑功能的要求，而且抗倾覆力矩大，稳定性高，施工速度快，但是巨型结构属于超高层结构中一种新颖的结构形式，地震、风等动力荷裁对其影响巨大，节点的受力复杂，动力失稳相对丁静力失稳具有更大的危害性。悬挂结构和悬挑结构具有允分发挥材料强度，显著减少地震作用和易于创造大空间的优点，但由于其侧向刚度仪由其他抗侧力结构贡献，体型上大下小，抗风不利，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层建筑的结构体系资料。表1世界前十大超高层建筑的结构体

4、系名次名称高度层数所在城市结构体系l台北101508lOl台北巨型框架一棱心筒结构2石油大厦双塔45288吉隆坡钢筋混凝土框架一核心筒—伸臂结构3西尔斯大厦442llO芝加哥柬筒结构4金茂大厦42188上海框槊一核心筒啪臂结构5世贸大厦417110纽约外框内筒的铜结构体系嗣际金融中心6420∞香港混凝土棱芯筒并采用伸臂桁槊二期7中信广场39l锄广’}l框架一简体结构8地王大厦38469深圳框架一核心筒—伸臂结构9帝国大厦38l102纽约外框内倚的钢结构体系10中环广场a9478香港钢筋混凝土筒中筒结构工业建筑2007增

5、刊第七届全国现代结构工程学术研讨会从表1可以看H1超高层建筑的结构体系，主要有巨型结构，筒中筒结构，束筒结构，框架一筒体结构。现今世界各国特别是发达国家，竞相构思推出高度超过500米的超限高层建筑，但是传统结构体系已不能适应超限高层建筑的要求．同时为了解决建筑功能与构造之问的矛盾，使结构能自上丽下不断形成建筑大空间，以及满足高层建筑对抗风抗震的要求，对超限高层的体系研究显得尤为重要。二、巨型结构悬挂体系研究现状在地震作用的频域内，悬挂质量表现出较好的减震性能⋯”1。悬挂楼层则足利用结构自身的重量悬吊在主体框架上，减振效

6、果要比附加T如、TLD好．同时又不加大结构负载。当悬挂结构体系在水平荷载作用下产生水平向振动时，主体框架带动悬挂楼层振动．而悬挂楼层产生的惯性力反作用于主体框架，当这种惯性力与主体框架的运动相反时就产生了减振作用’1。1997奸‘东南大学吕忠涛与南京工业大学刘郁馨的研究表明，悬挂点抗转刚度对悬挂段的侧移刚度影响较小，可按饺接情况适当修正；结构动力衰减系数对动力反应的影响显著，悬挂点的剪力与楼段的摆动位移成正比“，同时建立了悬挂建筑框架结构稳定性估算方法一·。．1998年，华南理工大学粱启智、张耀华等人分折了巨型框架悬挂

7、体系的动力学模型及其动力特点，并与坐承式巨型框架进行比较，结果表明，巨型框架悬挂体系有很好的减震性能“。。

8、_J年同济大学王肇民、董军研究了巨型框架悬挂结构在竖向地震下的响应。研究表明巨型框架悬挂结构在竖向地震下与普通结构响应基本相当，并未出现大跨悬臂结构显著放大努向地震的现象“3。袁政强、自绍良、李正良则将巨型框架体系悬挂结构与普通结构考虑次结构影响做比较。研究表明，巨型框架体系的动力性能受主、次结构刚度比和质量比的影响”-。1999年王肇民、董军等人以一结构方案为算例。建立了高层巨型框架悬挂结构体系的分析模型，研究

9、了巨型框架静、动力特性及其参数影响规律，分析表明巨型框架恳挂结构体系具有显著减小水平地震作用的效果，巨型框架悬挂结构是一种很有前途的结构体系”1。与此同时粱启智、张耀华等人研究了巨型框架悬挂体系地震反应的特点。巨型框架悬挂体系的震动有如下特点：巨型框架的运动较复杂，含有较多的频率成分，而悬挂楼层呈现比较单调的摆动，但总的来说，巨型