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变形缝生产厂家:在云中感受家

发布日期:2018-07-16|变形缝生产厂家小编
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  现代工程工具和技术使变形缝生产厂家结构工程师能够不断地重新定义可能性的限度。变形缝厂家这一点在超高层建筑中最为明显,在那里,控制风振已经成为项目成功的一个关键方面。

  使用调谐质量阻尼系统已成为实现这一控制的主要因素,这在很大程度上是因为每个自定义设计的系统都可以被调优以匹配建筑物的固有特性。他们还提供了一个比增加更多的质量或刚度更有效的解决方案。

  最近的一个例子是上海大厦,它于2014年开业,成为中国最高的建筑和世界上第二高的建筑。尽管2073英尺(632米)的塔的设计是为了减少风的影响而优化的,但开发商也选择了一个调谐质量阻尼器(TMD),以进一步减少加速度,并消除任何结构运动的感觉。由此产生的1100吨重的系统是世界上最大的涡流TMD,下文将对此进行更详细的讨论。

  问题

  当建筑物设计得更高、更苗条时,变形缝生产厂家它们也被设计得更轻巧,而且相对来说,也没有那么僵硬。因此,在这些结构中,风往往比较短、更蹲的建筑物产生更大的弯曲。换句话说,现代建筑越高越纤细,它就越活泼。

  如果不加控制的话,过度的风致建筑运动会引起各种问题.例如,在强风事件中,较大的振荡位移可能会使电梯的速度降低。位移也会破坏更脆的次要元素,如隔断、玻璃和外墙。除了单个大位移所造成的任何明显伤害外,许多振幅周期的积累也会导致疲劳失效。

  风引起的运动会引起另外两个重要的问题,影响建筑物的可用性。第一种是可听到的嘎吱声和呻吟声,当建筑物偏转时,建筑物各部分之间的相对运动量最大,这一现象似乎特别普遍。这些潜在的巨大噪音经常发生在较低的水平上,甚至可以使一座新建筑听起来像一艘摇摇欲坠的旧船。

  最常见的问题,然而,是运动的感觉,来自加速的建筑物,因为它摇摆来回。这是设计师必须解决的问题,以确保居住者保持舒适,即使在建筑物移动。虽然他们的家可以从字面上说是在云端,人们想要感觉他们是在坚实的地面上。

  现代高层结构固有的低结构阻尼是管理乘员运动感知的一个重要因素。由于假定适当水平的固有结构阻尼相对较高的不确定性,这一挑战变得更成问题。

  挑战

  在建筑设计过程中加入运动准则,增加了设计的复杂性。幸运的是,一个结构的动态特性可以用结构工程师的计算机模型通过来回的方法来估计。

  许多年前,对仪器化挠曲的风洞试验主要用于计算地基荷载,以确定建筑物的倾覆力矩。然而,在最近的时间里,人们认识到已经收集到的测试数据也可以用来估计加速。现在这是一项例行活动。

  对于目前的许多项目,结构工程师首先根据选定的主要结构材料(即混凝土和钢)及其配置,在选定的主要结构材料(即混凝土和钢)的基础上,布置结构体系,以便垂直抵抗重力荷载和风荷载-有时还适用于地震荷载。这个最初的布局包括决定建筑物质量和刚度的最大部分。

  这通常导致基于有限元模型的初始设计。该模型的输出提供了建筑物的动态特性。利用这些信息与风洞数据和分析相结合,根据建筑物的具体动力特性和当地的气象气候,给出了一套等效的分布式静风荷载。这些数据可以返回到相同的有限元模型中,以确定所有结构构件对最终设计的充分性。另外还进行了一次检查,以确保在经常发生的风事件中满足可使用性要求。

  建筑物的所有次级构件-从玻璃到内墙和隔墙-也以轻微的方式增加了建筑物的刚度,但结构工程师没有考虑到这些附加因素,因此在安全方面的研究结果有些保守。传统的想法是,就负载而言,更大的刚度几乎总是更好。

  研究人员收集了大量关于建筑性能特性的数据,包括阻尼比作为高度和建筑类型的函数。这些特性有助于估计结构性能。然而,对于超高层建筑的固有阻尼,除了知道它会非常低外,数据就不那么普遍了。事实上,随着设计的精简和效率的提高,新建筑的固有阻尼逐渐减少,这又使我们重新看到,新建筑往往更活泼。那么,当你知道你不能期望从建筑结构中得到很大的阻尼,但你还是要达到天空的时候,这意味着什么呢?

  设定限值

  人们对感知的运动和加速度的感觉是非常主观的,所以试图定义加速度有多大只会产生模糊的阈值。然而,有一种共识,即建筑物占用类型和预期返回期(或平均重复间隔)因素是确定合理范围的这类限制。

  与其他建筑物(如办公室或商业空间)相比,住宅建筑的移动限制更严格。公寓或公寓里的人会比在办公大楼里的人更在意他们的住宅是否舒适,在24小时的基础上。当设置建筑物的加速准则时,它们还包括预期的重复间隔。例如,大多数人会感觉到的更大的加速可能是可以接受的,如果只是很少发生,例如每年一次或每十年一次。然而,对于每周或每月发生的情况,加速度将被限制在一个小得多的数值上,理想情况下,大多数人都不可能察觉到这一点。

  传统上,该行业发现,在最严重的风暴中,将住宅建筑的加速速度保持在1800万克以下,预计每隔10年才能避免大多数人的抱怨。对于写字楼来说,加速25兆克是可以接受的。这就意味着,从本质上说,气候模式可能会产生建筑物的晃动,在最上面的楼层上会出现明显且不舒服的现象-导致吊灯或窗帘移动,或门在铰链上摆动一次-每10年一次。

  注:在摇摆的建筑物中所经历的加速度最常以千分之一G表示,即由重力引起的恒定加速度,即9.81米/秒的平方。应用米制前缀Milli产生术语milli-g。

  虽然10年的加速目标已经证明是有用的指导设计师多年来,这里再次发挥新建筑的活力。对于较老的建筑物,大多数峰值加速度与平均发生时间之间的地块通常具有大致相同的坡度,而对于较轻、更灵活结构的地块则可能有更平坦的坡度。在这种情况下,一个月和一年的加速来管理是很正常的。使图片更加复杂的是,建筑物摇摆的循环频率也会影响居住者的敏感度。一个水平的加速度是可以接受的,在一个非常缓慢的摇摆,低频建筑物可能是反对的更高频率的建筑物。

  这种限制反映在国际标准组织的ISO 10137:2007标准中,该标准为住宅和办公建筑提供了在一年返回周期内的加速标准。通过将这些限制与显示建筑物总峰值加速度的对数图对齐,根据这些事件之间的典型平均时间,可以确定何时以及在多大程度上需要改进结构性能。(这是对过程的非常简单的描述,因为在实际的地块生成中有几个关键假设。)

  抗风荷载

  对于高层和超高层建筑,确定合适的风荷载的过程是相当复杂的。它涉及历史天气数据,通常是从附近的机场,这可能需要解释,以更具体的地点。进一步的外推是必要的,因为天气数据通常是在靠近地面的地方收集的。对于超高层建筑来说,最关键的风速发生在离地面几百码的地方。

  在确定高层建筑在风中振荡的程度时,控制因素是阻尼。变形缝生产厂家在一个极端,几乎没有或没有抵抗振荡的能力,建筑物继续无限期地来回摇摆,无法驱散风向它输送的能量。相反的行为,被称为临界性阻尼,根本就不会产生振荡,在最短的时间间隔内,建筑物在任何扰动后都会回到静止的位置。在现实世界的高层建筑中,这两种情况都不是这样的。

  高层或超高层建筑所固有的阻尼量是无法确定的。实际上,固有阻尼是最不确定的结构变量。因此,它需要重要的判断,并应与其他材料行为设计假设一起看待。观测到的几十座建筑物的阻尼比证实了阻尼很低,而且随着每一层楼都离天空更近,阻尼率也会降低。在设计中使用了一系列固有阻尼,通常为临界阻尼的1%至2%。

  结果表明,设计一个建筑物以保持在特定加速度目标以下的挑战是非常敏感的,在建筑物建成后,才知道它的阻尼水平。

  举例来说,假设为1.5%,便很容易达到1.8%或1.2%。这似乎是一个微不足道的绝对差异,但它可以造成20%的相对差异的加速度水平。与10年回报期的目标1800万克相比,这一数字最终可能高达22000万千克或低至14.5千克,这是一种相当广泛的反应。因此,即使人们知道阻尼水平很低,预测真实世界加速度的不确定性仍然是非常重要的。

  保持控制

  随着调谐质量阻尼系统的加入,结构阻尼特性的这一本质不确定性可以大大降低。这些类型的阻尼系统是为了被动地响应建筑物的运动而设计的,这种阻尼系统施加的力量与建筑物的运动相反。

  TMD系统应尽可能高在建筑物内,以达到最有效的效果。大多数阻尼系统的设计是为了调整,或调整,一旦建筑物基本上是完整的,以适应不确定性的结构的在建摇摆频率(IES)。

  这些TMD主要由一个大质量的液体或固体,一些方式的能量消散,和一个适当的附着系统的结构。每个建筑物的质量都是根据改善性能的要求而定的;对于超高层建筑来说,这通常是几百吨。

  液体阻尼器以不同的配置使用大量的移动水,包括调谐的液体柱阻尼器和调谐的晃动阻尼器。虽然水阻尼器通常比实心减震器便宜一些,但它们占用的空间更大,而且每吨安装质量的性能也不高。

  实心TMD通常由多个钢板组成,这些钢板被运输到TMD位置并就地组装。质量可以通过缆索悬挂,就像单摆一样,也可以用其他低摩擦力的方式支撑。其他常用的配置包括双级摆,它只需要垂直间隙的一半左右,以及相对摆的布置。在后一种情况下,一个由支柱支撑的质量被连接到第二个质量支撑的钟摆式。此配置可用于在相对较低的顶空间中创建一个长周期设置。

  在建筑物结构完成后,TMD必须经过调整和调试阶段。当TMD被锁定时,必须测量建筑物的最终建造频率.然后,TMD被调整到与该频率最佳互动,并释放它来做它的工作,稳定的塔,使它的最高占用者感到稳定和确定的脚,就像他们在坚实的地面上一样。

  TMD在工作

  为给定的建筑物选择特定类型的TMD是通过执行情况评估完成的。主要考虑因素包括所需的力量和空间限制,尽管其他因素也起了作用。

  公园大道432号

  

Wind tunnel testing of the tall and slender 432 Park Avenue played a key role in evaluating the effects of vortex shedding created by its very uniform shape.

 

  公园大道432号高挑细长的风洞试验对评价其非常均匀的形状所产生的旋涡脱落效应起到了关键作用。

  

Two 660-ton opposed pendulum tuned mass dampers (TMDs), located near the top of the tower on the east and west sides of the core, provide supplemental damping for 432 Park Avenue.

 

  两个660吨对摆调谐质量阻尼器(TMD),位于塔顶附近的东侧和西侧的核心,提供补充阻尼公园大道432号。

  位于纽约市中心的这座纤细的、比所有邻居都高的住宅楼在管理风效应方面提出了极大的挑战。尽管大量尝试通过重塑来减少风的影响,这导致在结构的几个层次上包括了风地板,但需要一个补充阻尼系统已经是不争的结论了。建筑物的长周期,加上所需的大位移阻尼器质量,消除了晃动阻尼器技术的考虑。为了满足空间的限制,最终使用了两台660吨重的对摆TMD,分别位于建筑核心的两侧。

  

Located within blocks of New York’s Central Park, 432 Park Avenue is more than twice the height of any of its nearby neighbors, leaving the upper portion of the structure fully exposed to the wind.

 

  位于纽约中央公园的街区内,公园大道432号的高度是附近邻居的两倍多,这使得建筑的上部完全暴露在风中。

  上海塔

  

Supported by the crown structure of the tower, the simple pendulum of the tuned mass damper at the top of the Shanghai Tower is suspended over an eddy current damping system by 12 cables, three on each of four corners.

 

  在塔顶结构的支撑下,上海塔顶部调谐质量阻尼器的单摆由12根斜拉索悬挂在涡流阻尼系统上,四角各三根。

  这座塔是一个罕见的案例,加速低于ISO标准开始,但业主希望他们更低-并准备花更多的钱来实现这一点。其目的是给人一种印象,认为结构根本不动。

  

Visitors to the observation area at the top of the Shanghai Tower can see the slow movements of a 70-ton jade sculpture mounted atop the tower’s pendulum-like tuned mass damper.

 

  参观上海塔顶部观景区的人可以看到

  70吨的玉雕安装在塔的钟摆状的调谐质量阻尼器上。

  这导致了1,100吨TMD的安装,业主还希望将其显示为在观察层中可见的建筑特征。同时,在系统中加入了一种独特的阻尼形式。通常,TMD具有相当大的粘性阻尼装置(VDDs),类似于减震器,用于从TMD中吸收能量并控制其在强风中的响应。对上海大厦来说,摆上了大量的稀土磁铁,一层铜板固定在地板上。当TMD来回运动时,电涡流是被动形成的,产生了一种力来抵抗摆质量相对于塔的运动。这个系统取代了八个大的,倾斜的VDD,否则将被使用,使安装更加美观。这个装置是世界上最大的涡流TMD。

  结语

  补充阻尼技术是每一个高层建筑设计师的工具箱中应该有的东西。变形缝生产厂家特别是当与减少风影响的成型技术结合使用时,TMD可以使生活和工作在高层建筑中变得和更传统的、更短的建筑一样舒适。这让人们可以放松,欣赏壮观的景色。

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