高層建筑風(fēng)振減振措施

22/24高層建筑風(fēng)振減振措施第一部分風(fēng)振原理及影響因素 2第二部分高層建筑風(fēng)振減振措施概述 3第三部分結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 7第四部分阻尼器應(yīng)用與分類 11第五部分質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)與選型 13第六部分隔震隔振技術(shù)簡(jiǎn)介 16第七部分?jǐn)?shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn) 19第八部分風(fēng)振監(jiān)測(cè)與分析 22

第一部分風(fēng)振原理及影響因素關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)風(fēng)振原理

1.風(fēng)振是一種由風(fēng)力作用在建筑結(jié)構(gòu)上的振動(dòng)，主要表現(xiàn)為建筑物橫向擺動(dòng)。

2.風(fēng)振的頻率與風(fēng)速、建筑物的固有頻率以及阻尼有關(guān)，當(dāng)風(fēng)速接近固有頻率時(shí)，振動(dòng)幅度最大。

3.風(fēng)振會(huì)引起建筑物的位移、加速度、內(nèi)力和應(yīng)力變化，造成結(jié)構(gòu)損壞或舒適性問(wèn)題。

影響因素

風(fēng)振原理

風(fēng)振是指當(dāng)風(fēng)作用于高層建筑時(shí)，建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生的不穩(wěn)定的振動(dòng)現(xiàn)象。主要分為兩種類型：渦激振動(dòng)和共振振動(dòng)。

渦激振動(dòng)：

渦激振動(dòng)是由于流體環(huán)繞建筑物時(shí)形成的旋渦脫離并交替作用于建筑物兩側(cè)，從而產(chǎn)生橫向振動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)旋渦脫離頻率與建筑物的固有頻率接近時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生共振，出現(xiàn)劇烈的渦激振動(dòng)，對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成危害。

共振振動(dòng)：

共振振動(dòng)是當(dāng)建筑物的振動(dòng)周期與風(fēng)的作用頻率一致時(shí)發(fā)生的振動(dòng)現(xiàn)象。共振時(shí)，風(fēng)的作用力與建筑物的慣性力和彈性力相平衡，導(dǎo)致振幅不斷增大。高層建筑由于其高度和剛度較小，容易發(fā)生共振振動(dòng)。

影響因素

影響高層建筑風(fēng)振的因素包括：

建筑物特性：

*高度：高層建筑的風(fēng)載荷遠(yuǎn)大于低層建筑。

*形狀：不規(guī)則形狀的建筑物會(huì)產(chǎn)生渦脫旋渦，增加風(fēng)振風(fēng)險(xiǎn)。

*剛度：剛度較小的建筑物容易發(fā)生風(fēng)振。

*阻尼：阻尼較小的建筑物振動(dòng)衰減緩慢，容易發(fā)生風(fēng)振。

風(fēng)特性：

*風(fēng)速：風(fēng)速越大，風(fēng)振力越大。

*湍流強(qiáng)度：湍流強(qiáng)度越大，風(fēng)振力越不規(guī)則，導(dǎo)致建筑物振動(dòng)更加劇烈。

*來(lái)風(fēng)方向：來(lái)風(fēng)方向與建筑物形狀和剛度相匹配時(shí)，容易發(fā)生風(fēng)振。

其他因素：

*地形：復(fù)雜的地形會(huì)產(chǎn)生渦旋，增加風(fēng)振力。

*周邊建筑物：周圍高層建筑物會(huì)改變氣流，影響風(fēng)振力。

*雨雪荷載：雨雪荷載會(huì)增加建筑物質(zhì)量，降低建筑物固有頻率，從而影響風(fēng)振特性。第二部分高層建筑風(fēng)振減振措施概述關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)加固結(jié)構(gòu)體系

1.增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度和阻尼能力，通過(guò)加厚板壁、梁柱截面，增加剪力墻和支撐等措施提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力。

2.優(yōu)化結(jié)構(gòu)形式，采用箱形結(jié)構(gòu)、管狀結(jié)構(gòu)等抗風(fēng)性能較好的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，提高建筑整體剛度和穩(wěn)定性。

3.考慮結(jié)構(gòu)整體性，注重各構(gòu)件之間的連接和協(xié)同作用，避免因局部失效導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌。

設(shè)置調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TMD)

1.利用TMD的共振原理，在建筑中設(shè)置與特定風(fēng)振頻率相匹配的附加質(zhì)量，通過(guò)共振吸收風(fēng)荷載能量。

2.調(diào)諧質(zhì)量的質(zhì)量、剛度和阻尼系數(shù)需要經(jīng)過(guò)精確定制，以達(dá)到最佳減振效果。

3.TMD可有效抑制單一風(fēng)振模式，但對(duì)多模態(tài)風(fēng)振的減振效果有限。

采用阻尼器

1.利用各種阻尼器的能量耗散能力，降低結(jié)構(gòu)風(fēng)振的振幅和加速度響應(yīng)。

2.常用的阻尼器類型包括粘滯阻尼器、摩擦阻尼器和調(diào)諧液態(tài)阻尼器(TLD)，每種類型具有不同的阻尼機(jī)制。

3.阻尼器通過(guò)安裝在結(jié)構(gòu)受力部位，吸收能量并將其轉(zhuǎn)化為熱量或位能，從而抑制風(fēng)振。

優(yōu)化外形設(shè)計(jì)

1.根據(jù)風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化建筑外形，減少風(fēng)荷載作用。

2.采用圓弧形、流線形等有利于氣流平滑流動(dòng)的外形，降低風(fēng)荷載系數(shù)。

3.設(shè)置避風(fēng)層、風(fēng)道等措施，擾亂氣流，減小局部風(fēng)壓。

控制風(fēng)荷載

1.通過(guò)合理布局開(kāi)窗、設(shè)置格柵等措施，控制風(fēng)荷載的分布和大小。

2.考慮風(fēng)荷載的時(shí)間效應(yīng)和空間相關(guān)性，采用概率風(fēng)荷載模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.利用風(fēng)壓敏感型幕墻等新技術(shù)，主動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)荷載對(duì)建筑的影響。

綜合減振措施

1.綜合采用多種減振措施，發(fā)揮不同措施的協(xié)同減振效果。

2.根據(jù)建筑特性、風(fēng)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性等因素，定制最佳減振方案。

3.定期監(jiān)測(cè)和維護(hù)減振系統(tǒng)，確保其正常運(yùn)行和長(zhǎng)期有效性。高層建筑風(fēng)振減振措施概述

引言

隨著高層建筑的不斷增高，風(fēng)振問(wèn)題日益突出。風(fēng)振是指高層建筑在風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可造成結(jié)構(gòu)破壞、人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此，采取有效的風(fēng)振減振措施至關(guān)重要。

風(fēng)振機(jī)理

風(fēng)振主要由渦激振動(dòng)和共振兩方面引起。渦激振動(dòng)是當(dāng)風(fēng)流繞過(guò)建筑物時(shí)，會(huì)在建筑物迎風(fēng)面上形成分離渦流。這些渦流交替脫落會(huì)產(chǎn)生周期性的升力，引起建筑物振動(dòng)。共振是指當(dāng)風(fēng)荷載的頻率與建筑物的固有頻率接近時(shí)，建筑物振幅會(huì)急劇增大。

風(fēng)振減振措施

為減輕高層建筑風(fēng)振，可采取以下措施：

1.優(yōu)化建筑型體

通過(guò)優(yōu)化建筑物的外形和剖面，可以減小迎風(fēng)面積、改善流態(tài)，降低渦激振動(dòng)的幅度。常見(jiàn)措施包括：

*采用流線型外形

*設(shè)置圓角和倒角

*采用開(kāi)窗率較低的立面

*避免使用懸挑結(jié)構(gòu)和突出的構(gòu)件

2.設(shè)置擾流裝置

擾流裝置可以破壞渦流的形成，降低渦激振動(dòng)的幅度。常用擾流裝置包括：

*垂直翅片

*水平肋條

*渦流發(fā)生器

*安裝圓柱陣

3.增加阻尼

阻尼是指抵抗振動(dòng)的能量耗散能力。增加阻尼可以減小建筑物的振幅。常用增加阻尼的方法包括：

*粘滯阻尼器：利用黏彈性材料的黏滯阻尼特性，耗散振動(dòng)能量。

*調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）：安裝在建筑物上的一個(gè)或多個(gè)附加質(zhì)量，與建筑物以不同的頻率共振，通過(guò)相位差抵消建筑物的振幅。

*流體阻尼器：利用液體的黏滯阻力或孔隙介質(zhì)的阻尼特性，耗散振動(dòng)能量。

4.隔振

隔振是指將建筑物與地基之間隔開(kāi)，防止風(fēng)荷載的傳遞。常用的隔振措施包括：

*使用隔振墊：在建筑物基礎(chǔ)和地基之間放置橡膠、彈簧等彈性材料，降低風(fēng)荷載的傳遞。

*設(shè)置柔性基礎(chǔ)：采用柔性的樁基、地基墊層或筏板基礎(chǔ)，提高建筑物的整體柔性，降低風(fēng)振的影響。

5.主動(dòng)控制

主動(dòng)控制技術(shù)利用傳感器和執(zhí)行器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制建筑物的振動(dòng)。通過(guò)施加反向力，可以有效抑制風(fēng)振。常用的主動(dòng)控制方法包括：

*主動(dòng)質(zhì)量阻尼器（ATMD）：與TMD類似，但配備傳感器和執(zhí)行器，主動(dòng)調(diào)整質(zhì)量的位移和速度，以抵消風(fēng)振。

*主動(dòng)桿件：在建筑物內(nèi)部安裝可變剛度或阻尼的桿件，通過(guò)調(diào)整其參數(shù)，控制建筑物的振動(dòng)。

6.半主動(dòng)控制

半主動(dòng)控制介于被動(dòng)控制和主動(dòng)控制之間。它使用傳感器的反饋信息，調(diào)節(jié)阻尼或剛度裝置的參數(shù)，在不使用大量能量的情況下有效抑制風(fēng)振。常用的半主動(dòng)控制方法包括：

*變阻尼器：利用可變阻尼材料或可調(diào)液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)阻尼值。

*變剛度裝置：通過(guò)改變預(yù)應(yīng)力或配置，調(diào)整桿件或結(jié)構(gòu)的剛度。

影響因素

風(fēng)振減振措施的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)考慮以下影響因素：

*建筑物的高度和體型

*風(fēng)荷載分布和頻率

*建筑物的固有頻率和阻尼

*減振措施的成本和的可行性

結(jié)論

高層建筑的風(fēng)振減振是一項(xiàng)綜合性工程。通過(guò)采取有效的減振措施，可以有效降低風(fēng)振的影響，保障建筑物的安全和舒適度。選擇和設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)臏p振措施應(yīng)基于全面的分析和考慮，以確保最佳的減振效果和經(jīng)濟(jì)效益。第三部分結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)外形優(yōu)化

1.流線形設(shè)計(jì)：采用流線型外形，減少風(fēng)阻系數(shù)，降低渦流脫落的頻率。

2.鈍圓角設(shè)計(jì)：將建筑物棱角鈍化，避免形成尖銳棱邊，減少渦流發(fā)生。

3.錯(cuò)臺(tái)設(shè)計(jì)：在建筑物高度上設(shè)置錯(cuò)臺(tái)，打破風(fēng)流的連續(xù)性，降低風(fēng)荷載。

結(jié)構(gòu)布局優(yōu)化

1.核心筒布置：將核心筒布置在建筑物中心，形成剛性骨架，增強(qiáng)抗風(fēng)穩(wěn)定性。

2.框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：采用框架結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)承重構(gòu)件的剛度和延性，提高結(jié)構(gòu)抗風(fēng)能力。

3.剪力墻布置：在建筑物風(fēng)荷載較大區(qū)域設(shè)置剪力墻，增加剪切剛度，降低建筑物橫向位移。

高強(qiáng)度材料應(yīng)用

1.高強(qiáng)度鋼筋：使用高強(qiáng)度鋼筋，提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性能。

2.高性能混凝土：利用高性能混凝土，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度和延性，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)能力。

3.復(fù)合材料：探索使用復(fù)合材料，如碳纖維增強(qiáng)聚合物（CFRP），增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)性和抗風(fēng)性。

阻尼器裝置

1.擺式阻尼器：利用擺式阻尼器的大質(zhì)量和低剛度特性，吸收并耗散風(fēng)能。

2.調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）：設(shè)計(jì)和安裝調(diào)諧質(zhì)量阻尼器，通過(guò)共振原理抵消建筑物的振動(dòng)頻率。

3.粘彈性阻尼器：采用粘彈性阻尼器，利用材料的粘性和彈性特性，耗散風(fēng)振動(dòng)能。

隔震裝置

1.橡膠隔震器：利用橡膠的彈性和粘性特性，隔離建筑物與地面的振動(dòng)。

2.液壓隔震器：利用液壓介質(zhì)的阻尼特性，耗散風(fēng)振動(dòng)能，降低建筑物的振動(dòng)加速度。

3.滾珠隔震器：使用滾珠作為隔震介質(zhì)，減少建筑物與地面的相對(duì)位移，降低地震和風(fēng)振的影響。

其他創(chuàng)新措施

1.主動(dòng)控制技術(shù)：通過(guò)傳感器、計(jì)算機(jī)和執(zhí)行器，主動(dòng)調(diào)節(jié)建筑物的振動(dòng)，抵消風(fēng)荷載的影響。

2.風(fēng)洞試驗(yàn)：利用風(fēng)洞試驗(yàn)，對(duì)建筑物的外形和結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低風(fēng)荷載并改善抗風(fēng)性能。

3.數(shù)值模擬分析：采用有限元方法等數(shù)值模擬技術(shù)，評(píng)估建筑物的風(fēng)振性能并指導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種通過(guò)修改結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料特性和受力方式來(lái)提高其抗風(fēng)性能的技術(shù)。對(duì)于高層建筑而言，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有至關(guān)重要的作用，因?yàn)樗梢詭椭鷾p小結(jié)構(gòu)的振幅、最大加速度和應(yīng)力水平。

1.幾何形狀優(yōu)化

幾何形狀優(yōu)化涉及改變結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，以減少其風(fēng)荷載和振動(dòng)敏感性。常見(jiàn)的方法包括：

*流線型設(shè)計(jì)：流線型形狀可以平滑風(fēng)流，減少阻力和湍流。

*翼型截面：翼型截面可以產(chǎn)生向上的升力，抵消部分風(fēng)力。

*縮減角部：縮減建筑物的角部可以減少渦流的產(chǎn)生。

*優(yōu)化外形比例：優(yōu)化建筑物的高度、寬度和深度比可以降低振動(dòng)敏感性。

2.材料優(yōu)化

材料優(yōu)化涉及選擇具有高強(qiáng)度、高剛度和低密度的材料。高層建筑常用的材料優(yōu)化方法包括：

*高強(qiáng)度鋼：高強(qiáng)度鋼可以承受更高的應(yīng)力，從而減小結(jié)構(gòu)尺寸和重量。

*輕質(zhì)混凝土：輕質(zhì)混凝土減輕了結(jié)構(gòu)重量，降低了振動(dòng)頻率。

*復(fù)合材料：復(fù)合材料具有優(yōu)異的強(qiáng)度重量比，可以有效提高結(jié)構(gòu)的剛度和阻尼性。

3.受力方式優(yōu)化

受力方式優(yōu)化涉及改變結(jié)構(gòu)的受力方式，以提高其抗風(fēng)性能。常見(jiàn)的方法包括：

*外筒筒體結(jié)構(gòu)：外筒筒體結(jié)構(gòu)具有剛性外筒，可以承受大部分風(fēng)荷載，從而保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

*核心筒結(jié)構(gòu)：核心筒結(jié)構(gòu)將主要承重結(jié)構(gòu)集中在中央核心筒內(nèi)，降低了結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剛度和振動(dòng)敏感性。

*剪力墻結(jié)構(gòu)：剪力墻結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土剪力墻作為主要承重結(jié)構(gòu)，提供了出色的抗側(cè)力能力。

*支撐結(jié)構(gòu)：支撐結(jié)構(gòu)使用斜撐或支撐柱來(lái)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剛度，減少振動(dòng)幅度。

4.實(shí)例

以下是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在高層建筑中的實(shí)際應(yīng)用實(shí)例：

*臺(tái)北101大樓：臺(tái)北101大樓采用流線型設(shè)計(jì)、吸能阻尼器和質(zhì)量阻尼器，有效降低了風(fēng)荷載和振幅。

*迪拜哈利法塔：哈利法塔采用Y形平面布局，縮小了角部，并使用高強(qiáng)度鋼和混凝土，提高了抗風(fēng)性能。

*上海中心大廈：上海中心大廈采用外筒筒體結(jié)構(gòu)，外筒承擔(dān)了大部分風(fēng)荷載，內(nèi)部結(jié)構(gòu)則受到保護(hù)。

5.評(píng)價(jià)方法

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效性可以通過(guò)以下指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)：

*振幅：結(jié)構(gòu)的最大振幅應(yīng)低于安全限制。

*最大加速度：結(jié)構(gòu)的最大加速度應(yīng)低于舒適度要求。

*應(yīng)力水平：結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力應(yīng)低于材料的許用應(yīng)力。

*風(fēng)洞試驗(yàn)：風(fēng)洞試驗(yàn)可以模擬實(shí)際風(fēng)荷載，評(píng)估結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)和抗風(fēng)性能。

*數(shù)值仿真：數(shù)值仿真可以使用計(jì)算機(jī)模型預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)行為和風(fēng)荷載效應(yīng)。

結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是高層建筑抗風(fēng)減振的重要措施。通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的幾何形狀、材料特性和受力方式，可以有效降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)敏感性，提高其抗風(fēng)性能，確保安全性和舒適性。第四部分阻尼器應(yīng)用與分類阻尼器應(yīng)用與分類

阻尼器應(yīng)用

阻尼器作為一種有效的風(fēng)振減振措施，被廣泛應(yīng)用于高層建筑中。其主要功能在于耗散結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，減少結(jié)構(gòu)位移和加速度響應(yīng)，從而提高結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能。阻尼器可應(yīng)用于不同類型的結(jié)構(gòu)，包括鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)和復(fù)合結(jié)構(gòu)。

阻尼器分類

阻尼器根據(jù)其工作原理和構(gòu)型可分為多種類型。常見(jiàn)的高層建筑阻尼器分類如下：

1.粘滯阻尼器

粘滯阻尼器利用粘性流體的阻尼特性來(lái)消耗能量。它們通常由鋼板或鋼管構(gòu)件組成，并填充粘性流體。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，流體在構(gòu)件內(nèi)流動(dòng)并產(chǎn)生粘滯阻尼力，從而耗散振動(dòng)能量。

2.金屬阻尼器

金屬阻尼器利用金屬材料的屈服和回彈特性來(lái)耗散能量。它們通常由金屬板或金屬塊構(gòu)件組成，并通過(guò)鉸鏈或其他連接方式與結(jié)構(gòu)相連。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，金屬構(gòu)件發(fā)生屈服，從而釋放塑性變形能量，起到減振的作用。

3.調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器由一個(gè)質(zhì)量塊和一個(gè)彈簧阻尼系統(tǒng)組成。質(zhì)量塊的固有頻率與結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率相調(diào)諧，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊在阻尼力的作用下與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而耗散振動(dòng)能量。

4.液體剪切阻尼器

液體剪切阻尼器利用液體剪切流的黏滯阻力來(lái)耗散能量。它們通常由一系列并聯(lián)的液壓缸組成，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，液體在液壓缸內(nèi)流動(dòng)，產(chǎn)生剪切阻力，從而耗散振動(dòng)能量。

5.液體粘滯阻尼器

液體粘滯阻尼器利用液體粘滯流的阻力來(lái)耗散能量。它們通常由一個(gè)封閉容器和填充在容器內(nèi)的粘性液體組成。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，液體在容器內(nèi)流動(dòng)，產(chǎn)生粘滯阻力，從而耗散振動(dòng)能量。

6.摩擦阻尼器

摩擦阻尼器利用兩個(gè)接觸面之間的摩擦力來(lái)耗散能量。它們通常由鋼板或其他材料的構(gòu)件組成，并通過(guò)鉸鏈或滑塊連接。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，接觸面在摩擦力的作用下產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而耗散振動(dòng)能量。

7.電磁阻尼器

電磁阻尼器利用電磁感應(yīng)原理來(lái)耗散能量。它們通常由一個(gè)線圈和一個(gè)磁芯組成。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，線圈中的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，與磁芯相互作用，產(chǎn)生阻尼力，從而耗散振動(dòng)能量。

8.新型阻尼器

除了上述傳統(tǒng)的阻尼器外，還有一些新型的阻尼器正在不斷開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，這些阻尼器具有更高的效率和更廣泛的應(yīng)用范圍，例如：

*可調(diào)阻尼器：可根據(jù)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性實(shí)時(shí)調(diào)整阻尼系數(shù)。

*半主動(dòng)阻尼器：利用傳感器和控制系統(tǒng)對(duì)阻尼器進(jìn)行控制，以優(yōu)化其減振性能。

*非線性阻尼器：具有非線性的阻尼特性，能夠在不同的振幅范圍內(nèi)提供不同的阻尼力。第五部分質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)與選型關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)質(zhì)量阻尼器類型

1.調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）：通過(guò)增加一個(gè)附加質(zhì)量，調(diào)諧至建筑物的固有頻率，吸收建筑物振動(dòng)能量。

2.調(diào)諧液阻尼器（TLTD）：利用液體的粘滯阻尼，將建筑物振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為液體介質(zhì)中的熱量。

3.粘滯阻尼器：使用粘彈材料，如橡膠或金屬合金，通過(guò)剪切變形消耗建筑物振動(dòng)能量。

阻尼器選型因素

1.建筑物固有頻率和振型：阻尼器需要匹配建筑物的動(dòng)態(tài)特性，以有效抑制振動(dòng)。

2.風(fēng)致荷載和地震荷載：阻尼器必須承受各種荷載作用下的力，并保持穩(wěn)定性。

3.空間限制和可用性：阻尼器需要安裝在適當(dāng)?shù)奈恢?，并考慮建筑物內(nèi)部空間和可用性。

4.成本和維護(hù)：阻尼器的安裝和維護(hù)成本應(yīng)在選擇過(guò)程中予以考慮，以確保長(zhǎng)期有效性。質(zhì)量阻尼器設(shè)計(jì)與選型

#1.設(shè)計(jì)原則

質(zhì)量阻尼器（TMD）是一種用于減小結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的被動(dòng)控制裝置。其設(shè)計(jì)需遵循以下原則：

-有效頻率匹配：TMD固有頻率應(yīng)與結(jié)構(gòu)的主要振動(dòng)頻率相近，以實(shí)現(xiàn)共振吸收效果。

-適當(dāng)阻尼比：TMD阻尼比應(yīng)適當(dāng)，既能有效耗散能量，又不會(huì)過(guò)度抑制結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

-足夠質(zhì)量：TMD質(zhì)量應(yīng)足夠大，以產(chǎn)生有效的阻尼效果，但又不至于顯著增加結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

-穩(wěn)定性和可靠性：TMD應(yīng)具有足夠的剛度和阻尼，以保持穩(wěn)定性和可靠性，在各種風(fēng)荷載下正常工作。

#2.類型與選型

TMD主要分為兩類：

-慣性阻尼器：由質(zhì)量塊、彈簧和阻尼器組成，通過(guò)慣性力的作用抵消結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

-流體阻尼器：利用流體摩擦耗散能量，可分為線性和非線性兩種。

在選擇TMD類型時(shí)，需要考慮以下因素：

-結(jié)構(gòu)特性：結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率、阻尼比和模態(tài)形狀。

-風(fēng)荷載特性：風(fēng)的頻率和幅度范圍。

-安裝條件：TMD的尺寸、重量和安裝空間。

#3.參數(shù)確定

TMD的參數(shù)（質(zhì)量、固有頻率、阻尼比）通常通過(guò)以下步驟確定：

3.1固有頻率

TMD固有頻率（ωd）通常設(shè)置為結(jié)構(gòu)主要振動(dòng)頻率（ωs）的0.95～1.05倍：

```

ωd=(0.95～1.05)ωs

```

3.2質(zhì)量

TMD質(zhì)量（Md）與結(jié)構(gòu)質(zhì)量（Ms）的比值稱為質(zhì)量比（μ）：

```

μ=Md/Ms

```

質(zhì)量比通常取值在0.005～0.015。

3.3阻尼比

TMD阻尼比（ζd）通常取值在0.05～0.20。阻尼比過(guò)小會(huì)影響阻尼效果，過(guò)大會(huì)抑制結(jié)構(gòu)振動(dòng)。

#4.安裝位置與形式

TMD的安裝位置和形式對(duì)減振效果有較大影響。常見(jiàn)的安裝位置有：

-結(jié)構(gòu)頂層：適用于高層建筑中單向或多向風(fēng)振的控制。

-每一層或每隔幾層：適用于高層建筑中多方向風(fēng)振的控制。

TMD的安裝形式通常采用以下幾種：

-懸掛式：TMD懸掛在結(jié)構(gòu)外，通過(guò)剛性桿件或柔性支撐連接。

-擺式：TMD由鉸鏈支承，可以擺動(dòng)。

-滾擺式：TMD由環(huán)形滾輪支承，可以在水平面內(nèi)滾擺。

#5.性能評(píng)估

TMD安裝后需要對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)估，常見(jiàn)的方法有：

-模態(tài)試驗(yàn)：通過(guò)激振器對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)，測(cè)量結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，并與安裝TMD前的響應(yīng)進(jìn)行比較。

-風(fēng)洞試驗(yàn)：在風(fēng)洞中對(duì)結(jié)構(gòu)模型施加風(fēng)荷載，測(cè)量結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，并與安裝TMD前的響應(yīng)進(jìn)行比較。

-實(shí)際監(jiān)測(cè)：在實(shí)際風(fēng)荷載下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量結(jié)構(gòu)的振動(dòng)響應(yīng)，并與安裝TMD前的響應(yīng)進(jìn)行比較。第六部分隔震隔振技術(shù)簡(jiǎn)介關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【隔震層作用原理】

1.隔震層由彈性材料或裝置組成，位于建筑物基底和上部結(jié)構(gòu)之間。

2.當(dāng)建筑物受到地震力作用時(shí)，隔震層發(fā)生變形，吸收并耗散地震能量，從而減少傳遞至建筑物上部結(jié)構(gòu)的力。

3.隔震層可以顯著降低建筑物的振動(dòng)幅度和加速度，保護(hù)結(jié)構(gòu)和人員安全。

【隔震裝置類型】

隔震隔振技術(shù)簡(jiǎn)介

1.隔震技術(shù)

隔震技術(shù)是指在建筑物基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震裝置，利用隔震裝置的高剛度、低阻尼特性，將地震波及其他振動(dòng)荷載傳至建筑物上部結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅度和加速度減小到可控水平。

1.1隔震裝置類型

*高阻尼橡膠隔震器（HDR）：采用高阻尼橡膠作為減振材料，具有較高的剪切剛度和阻尼，能夠有效吸收和耗散地震能量。

*鉛芯橡膠隔震器（LRB）：在高阻尼橡膠中嵌入鉛芯，結(jié)合了橡膠的高阻尼性和鉛的塑性變形能力，具有良好的抗震性能。

*摩擦擺隔震器（FP）：利用擺的擺動(dòng)特性和摩擦力的作用，在強(qiáng)震作用下隔震層產(chǎn)生較大的水平位移，吸收地震能量。

1.2隔震技術(shù)優(yōu)勢(shì)

*降低地震響應(yīng)：隔震層具有高剛度和低阻尼特性，能夠有效隔離地震波，降低建筑物上部結(jié)構(gòu)的位移和加速度響應(yīng)。

*保護(hù)建筑物：隔震技術(shù)能夠減小地震荷載對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞，提高建筑物的抗震安全性和耐久性。

*提高舒適性：隔震層能夠有效隔絕地震波和低頻振動(dòng)，提高建筑物內(nèi)部環(huán)境的舒適度。

*適用范圍廣：隔震技術(shù)適用于各種類型的建筑物，包括高層建筑、橋梁、精密儀器設(shè)施等。

2.隔振技術(shù)

隔振技術(shù)是指在建筑物設(shè)備或管道系統(tǒng)與主體結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔振裝置，限制振動(dòng)的傳遞，防止或減小振動(dòng)對(duì)建筑物主體結(jié)構(gòu)和設(shè)備的影響。

2.1隔振裝置類型

*橡膠隔振器：采用天然橡膠或合成橡膠作為減振材料，具有良好的彈性和阻尼性能，能夠吸收和耗散振動(dòng)能量。

*彈簧隔振器：利用彈簧的彈性恢復(fù)力，將振動(dòng)能量?jī)?chǔ)存為彈性勢(shì)能，達(dá)到隔振效果。

*減震器：利用液壓或氣壓阻尼器，向振動(dòng)系統(tǒng)提供阻尼力，耗散振動(dòng)能量。

2.2隔振技術(shù)優(yōu)勢(shì)

*降低振動(dòng)傳遞：隔振裝置能夠阻止或衰減振動(dòng)從源頭向建筑物其他部位的傳遞，保持建筑物主體的穩(wěn)定性。

*保護(hù)設(shè)備：隔振裝置能夠有效減少外部振動(dòng)對(duì)設(shè)備的影響，保護(hù)設(shè)備免受損壞。

*提高舒適性：隔振技術(shù)能夠降低振動(dòng)對(duì)建筑物內(nèi)部環(huán)境的影響，提高居住者的舒適度。

*適用范圍廣：隔振技術(shù)適用于各種振源的隔振，包括機(jī)械設(shè)備、管道系統(tǒng)、交通運(yùn)輸?shù)取?/p>

3.隔震隔振技術(shù)案例

3.1隔震技術(shù)案例

*上海環(huán)球金融中心：采用高阻尼橡膠隔震器，有效抵御了2018年四川蘆山7.9級(jí)地震的破壞。

*臺(tái)北101大樓：采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和剪力墻阻尼器相結(jié)合的隔震系統(tǒng)，減小了臺(tái)風(fēng)和地震的影響。

*南京眼金陵艾美大酒店：采用鉛芯橡膠隔震器，實(shí)現(xiàn)了500年一遇地震的抗震設(shè)防要求。

3.2隔振技術(shù)案例

*上海浦東機(jī)場(chǎng)T2航站樓：采用橡膠隔振器，有效隔離了飛機(jī)引擎和地面交通造成的振動(dòng)。

*北京國(guó)貿(mào)大廈：采用彈簧隔振器，隔絕了地鐵振動(dòng)對(duì)建筑物的干擾。

*廣州珠江新城：采用減震器，減小了地鐵6號(hào)線振動(dòng)對(duì)沿線建筑物的影響。第七部分?jǐn)?shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)關(guān)鍵詞關(guān)鍵要點(diǎn)【數(shù)值模擬】

1.基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）和有限元法（FEM）等，建立高層建筑單體或周邊的空氣動(dòng)力模型。

2.模擬風(fēng)速、風(fēng)向、湍流等風(fēng)場(chǎng)特征，評(píng)估建筑的受風(fēng)性狀，包括風(fēng)壓分布、變形、加速度等。

3.優(yōu)化建筑幾何形狀、剛度分布，并在振動(dòng)控制裝置的選型和參數(shù)確定中發(fā)揮重要作用。

【風(fēng)洞試驗(yàn)】

數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)

高層建筑風(fēng)振減振措施的研究中，數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)是兩種廣泛應(yīng)用的技術(shù)。其中，數(shù)值模擬利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)風(fēng)振進(jìn)行分析，而風(fēng)洞試驗(yàn)在真實(shí)的風(fēng)環(huán)境下進(jìn)行物理模型測(cè)試。

數(shù)值模擬

數(shù)值模擬基于有限元方法，通過(guò)將結(jié)構(gòu)離散成有限個(gè)單元，求解每個(gè)單元的運(yùn)動(dòng)方程式，從而獲得整個(gè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。常用的數(shù)值模擬軟件包括ANSYS、ABAQUS和SAP2000。

數(shù)值模擬具有以下優(yōu)點(diǎn)：

*效率高：相對(duì)于風(fēng)洞試驗(yàn)，數(shù)值模擬可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成。

*成本低：數(shù)值模擬的費(fèi)用遠(yuǎn)低于風(fēng)洞試驗(yàn)。

*靈活性：數(shù)值模擬可以輕松改變建筑參數(shù)、荷載條件和其他因素，以便進(jìn)行參數(shù)化研究。

然而，數(shù)值模擬也存在一些局限性：

*精度有限：數(shù)值模擬結(jié)果的精度取決于模型和分析方法的準(zhǔn)確性。

*假設(shè)依賴：數(shù)值模擬通?；诶硐牖Ｐ停雎粤四承?shí)際因素，例如非線性效應(yīng)。

風(fēng)洞試驗(yàn)

風(fēng)洞試驗(yàn)是在風(fēng)洞設(shè)施中進(jìn)行的，其中真實(shí)的風(fēng)環(huán)境被模擬出來(lái)。建筑物模型置于風(fēng)洞中，并測(cè)量其在不同風(fēng)速和湍流強(qiáng)度下的響應(yīng)。

風(fēng)洞試驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

*高精度：風(fēng)洞試驗(yàn)可以提供更準(zhǔn)確的結(jié)果，因?yàn)樗鼈冊(cè)谡鎸?shí)的流體動(dòng)力環(huán)境中進(jìn)行。

*非線性響應(yīng)：風(fēng)洞試驗(yàn)可以捕捉非線性效應(yīng)，例如渦脫落和顫振。

*可視化：風(fēng)洞試驗(yàn)提供流場(chǎng)可視化，有助于理解風(fēng)振機(jī)制。

然而，風(fēng)洞試驗(yàn)也有一些局限性：

*成本高：風(fēng)洞試驗(yàn)非常昂貴，尤其對(duì)于大型或復(fù)雜的建筑物。

*時(shí)間長(zhǎng)：風(fēng)洞試驗(yàn)需要大量的時(shí)間設(shè)置和執(zhí)行。

*規(guī)模效應(yīng)：風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果可能受模型尺度的影響，需要考慮規(guī)模效應(yīng)。

數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)的結(jié)合

數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)可以相互補(bǔ)充，提供綜合性的研究結(jié)果。數(shù)值模擬可用于初步篩選和優(yōu)化減振措施，而風(fēng)洞試驗(yàn)可用于驗(yàn)證模擬結(jié)果并評(píng)估實(shí)際風(fēng)環(huán)境下的性能。

數(shù)值模擬與風(fēng)洞試驗(yàn)的比較

下表總結(jié)了數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)的主要區(qū)別：

|特征|數(shù)值模擬|風(fēng)洞試驗(yàn)|

||||

|效率|高|低|

|成本|低|高|

|靈活性|高|低|

|精度|有限|高|

|非線性響應(yīng)|忽略|捕捉|

|可視化|無(wú)|有|

|規(guī)模效應(yīng)|忽略|需要考慮|

在高層建筑風(fēng)振減振措施的研究中，數(shù)值模擬和風(fēng)洞試驗(yàn)是不可或缺的工具。合理結(jié)合這兩種技術(shù)，可以獲得準(zhǔn)確、全面和有效的減