电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑集成方法及建筑结构体系

摘要

本发明公开了一种电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑集成方法及建筑结构体系，建筑结构体系包括塔体、承接架(1)、天线桅杆(2)和承接楼层(3)，在电视塔的塔顶设置具有TDM减振控制结构的多功能阻尼层，所述多功能阻尼层包括两个对称布置的大容量消防水池及为所述消防水池供水的分级加压泵补水设备，以保证常高压消防水池的容量；利用大容量消防水池作为TMD减振控制结构的质量块的主要组成部分；在两个大容量消防水池的周边预留有所述质量块的位移空间。本发明由于天线桅杆与塔体之间采用承接式连接，在塔顶形成除核心筒外的大空间，因此提高了电视塔的舒适度，并集减振控制、教学、科普、观赏于一体，大大提高了建筑工程领域的整体水平。

说明书

技术领域

本发明涉及一种建筑结构体系，尤其是一种电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑集成方法及建筑结构体系。属于建筑工程领域。

背景技术

调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper，以下简称TMD)，一般由质量块、弹簧和阻尼系统组成。现有技术中，一般将其振动频率调整至主结构频率附近，改变结构共振特性，以达到减振作用。目前，在高层建筑或高耸结构减振控制方法，一般都采用TMD减振技术。实践表明，将TMD置于顶端，其控制效果最好，而质量块与主体结构质量之比一般在0.005到0.02之间。例如台北的101大楼，楼内安装了世界最大的调谐质量阻尼器，该阻尼器球体的直径达五点五米，重量达六百六十吨，从大楼的九十二层悬挂到八十八层，具有良好的减振效果。但当高层建筑或高耸结构的核心筒位于顶层中部时，TMD减振系统的质量块就不能像台北的101大楼那样布置在中心位置；尤其是当平面面积不够时，容易导致质量块重量过小、不能达到减振的理想效果。因此，现有技术的关振控制系统不适用核心筒位于中心位置的高层建筑或高耸结构。

发明内容

本发明的第一个目的，是为了克服现有技术TMD减振系统受核心筒位置局限、减振果差的缺点，提供一种电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑集成方法。

本发明的第二个目的，是为了提供一种电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑结构体系。

本发明的第一个目的是通过以下技术方案达到：

电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑集成方法，其特征是：

1)在电视塔的塔顶设置具有TDM减振控制结构的多功能阻尼层，所述多功能阻尼层包括两个对称布置的大容量消防水池及为所述消防水池供水的分级加压泵补水设备，以保证常高压消防水池的容量；

2)利用大容量消防水池作为TMD减振控制结构的质量块的主要组成部分；在两个大容量消防水池的周边预留有所述质量块的位移空间；

3)所述多功能阻尼层为开放式建筑设计，通过开放式建筑的多功能阻尼层，以TDM减振控制结构作为窗口，构成集减振控制、消防、教学、科普、观赏于一体的建筑结构体系。

本发明的第一个目的还可以通过以下技术方案达到：

实现本发明第一目的的一种实施方案是：所述两个大容量消防水池为分层结构，TMD减振控制结构的主动控制AMD设置在低层水池顶板面，由所述消防水池的重量加上主动控制AMD设备的重量构成所述质量块的重量。

本发明的第二个目的可以通过采取如下措施达到：

电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑结构体系，包括塔体、承接架、天线桅杆和承接楼层，其结构特点在于：

1)在电视塔的塔顶设置具有TDM减振控制结构的多功能阻尼层，所述多功能阻尼层包括两个对称布置的大容量消防水池及为所述消防水池供水的分级加压泵补水设备，以保证常高压消防水池的容量；

2)利用大容量消防水池作为TMD减振控制结构的质量块的主要组成部分；所述两个大容量消防水池为分层结构，TMD减振控制结构的主动控制AMD设置在低层水池顶板面，由所述消防水池重量加上主动控制AMD设备的重量构成所述质量块的重量；在两个大容量消防水池的周边预留有所述质量块的位移空间；

3)所述多功能阻尼层为开放式建筑设计，通过开放式建筑的多功能阻尼层，以TDM减振控制结构作为窗口，构成集减振控制、消防、教学、科普、观赏于一体的建筑结构体系。

本发明的第二个目的还可以通过以下技术方案达到：

实现本发明第二目的的一种实施方案是：所述塔体为由钢骨混凝土核心筒和钢管网格外筒组成的结构体系，所述承接架由若干根斜钢柱和斜钢支撑固定连接而成，所述天线桅杆由钢柱、若干根水平钢支撑和斜钢支撑组成，所述承接楼层中设有钢管和钢板构成的剪力墙核心筒；所述钢管钢板剪力墙核心筒的钢管柱通过承接架相贯承接天线桅杆；通过承接式连接在塔顶形成开放式阻尼层；通过承接式连接方式，在塔顶形成除核心筒外的大空间。

实现本发明第二目的的一种实施方案是：在承接楼层上，其核心筒的钢管柱通过与斜柱、斜撑组成的承接过渡段构成承接架，所述承接架与天线桅杆承接，天线桅杆为格构结构。

实现本发明第二目的的一种实施方案是：所述天线桅杆上部可以为格构或箱式结构，下部可以为至少八边形的多边形格构式结构；所述钢管网格外筒竖向承重构件可以采用钢管混凝土柱，斜支撑和环梁采用圆钢管。

实现本发明第二目的的一种实施方案是：所述多功能阻尼层可以以TMD减振系统作为窗口，布置上下两层参观通道、供科普教学的科技展示厅和阻尼控制室。

实现本发明第二目的的一种实施方案是：所述的大容量消防水池可以采用混凝土结构，水池沿高度分两级。

实现本发明第二目的的一种实施方案是：所述大容量消防水池底部可以与楼面布置双向滑轨限位支座、TMD限位阻尼装置、橡胶支座，水池顶部与楼层底布置限位抗扭支座，每个限位抗扭支座分别通过6个连接件定位。

实现本发明第二目的的一种实施方案是：所述大容量消防水池进水管和出水管可以采用360度可摆动消防进水软管。

本发明具有如下突出的有益效果：

本发明集成了建筑和消防新技术，通过采用天线桅杆与塔体之间承接式连接的电视塔TMD减振控制阻尼层的建筑结构体系，具有如下突出的有益效果：

1、本发明由于天线桅杆与塔体之间采用承接式连接，在塔顶形成除核心筒外的大空间，提高了电视塔的舒适度。

2、本发明在塔顶上设有两个大容量消防水池，采用常高压消防系统技术，利用大容量水池作为TMD减振系统质量块，消防水池进水管和出水管采用满足位移量的360度可摆动消防进水软管，方便实用。

3、本发明集减振控制、教学、科普、观赏于一体，供游客参观、活动，大大提高了建筑工程领域减振控制的整体水平，可推广到高层建筑和高耸结构的减振控制工程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖面示意图；

图3为本发明的438.400标高层平面图；

图4为本发明的443.600标高层平面图；

图5为本发明阻尼层平面支座定位示意图；

图6为本发明阻尼层顶板支座定位示意图；

图7为本发明消防水池进水管和出水管的平面示意图；

图8为本发明消防水池进水管和出水管的立面示意图。

其中，1-承接架，2-天线桅杆，3-承接楼层，4-钢骨混凝土核心筒，5-钢管网格外筒，6-钢管钢板剪力墙核心筒，7-多功能阻尼层，8-大容量消防水池，9-位移空间，10-参观通道，11-科技展示厅，12-阻尼控制室，13-双向滑轨限位支座，14-TMD限位阻尼装置，15-连接件，16-进水管，17-出水管。

具体实施方式

具体实施例1：

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8构成本发明的具体实施例1。

本发明涉及的电视塔带TMD减振控制结构的集成方法，其特征是：

1)在电视塔的塔顶设置具有TDM减振控制结构的多功能阻尼层7，所述多功能阻尼层7包括两个对称布置的大容量消防水池8及为所述消防水池8供水的分级加压泵补水设备，以保证常高压消防水池的容量；

2)利用大容量消防水池8作为TMD减振控制结构的质量块的主要组成部分；所述两个大容量消防水池8为分层结构，TMD减振控制结构的主动控制AMD设置在低层水池顶板面，由所述消防水池的重量加上主动控制AMD设备的重量构成所述质量块的重量；在两个大容量消防水池8的周边预留有所述质量块的位移空间9；

3)所述多功能阻尼层7为开放式建筑设计，通过开放式建筑的多功能阻尼层7，以TDM减振控制结构作为窗口，构成集减振控制、消防、教学、科普、观赏于一体的建筑结构体系。

参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8，本实施涉及的建筑结构体系包括塔体、承接架1、天线桅杆2和承接楼层3，所述塔体为由钢骨混凝土核心筒4和钢管网格外筒5组成的结构体系，所述承接架1由若干根斜钢柱和斜钢支撑固定连接而成，所述天线桅杆2由钢柱、若干根水平钢支撑和斜钢支撑组成，所述承接楼层3中设有钢管和钢板构成的剪力墙核心筒6；所述钢管钢板剪力墙核心筒6的钢管柱通过承接架1相贯承接天线桅杆2；通过承接式连接在塔顶形成开放式阻尼层7；通过承接式连接方式，在塔顶形成除核心筒外的大空间。

本实施例中，在承接楼层3上，其核心筒6的钢管柱通过与斜柱、斜撑组成的承接过渡段构成承接架1，所述承接架1与天线桅杆2承接，天线桅杆2为格构结构；所述天线桅杆2上部为格构或箱式结构，下部为八边形格构式结构；所述多功能阻尼层7以TMD减振系统作为窗口，布置上下两层参观通道10、供科普教学的科技展示厅11和阻尼控制室12；所述大容量消防水池8作为TMD减振控制系统的质量块，采用混凝土结构，水池沿高度分两级，低级水池顶板面上放置有主动控制AMD，质量块的重量为水池重量加AMD设备总重量，水池底部与楼面布置双向滑轨限位支座13、TMD限位阻尼装置14、橡胶支座，水池顶部与楼层底布置限位抗扭支座，每个限位抗扭支座分别通过6个连接件15定位，水池的进水管15和出水管16都采用360度可摆动消防进水软管；所述主动控制AMD采用常规控制技术。

本发明应用于工程实践的实例：

中国广州——新电视塔，总高610m，由454m的主塔塔体及156m的天线桅杆组成。主塔有地下二层，地上三十七层，竖向抗侧体系由钢管网格外筒(钢管混凝土斜柱及环杆、斜撑、牛腿)及钢骨混凝土核心筒组成，除首层及以下楼面采用混凝土结构外，其余采用钢管混凝土组合楼盖，楼盖与外筒不直接相连，箱形外伸梁端与钢管混凝土斜柱连接采用空间铰。天线桅杆下部87.9m采用钢管柱、型钢梁和斜支撑组成八边形格构结构，上部68.3m为40～50mm钢板组成八边形、四边形实腹结构，天线桅杆底部与塔体核心筒的承接过渡段高5.7m，采用d1000×50mm柱和d600×30斜撑，从12m的8边形过渡到核心筒14根d1000×50mm钢管混凝土柱上，承接层采用4层的承接式连接方式。

该工程438.4m～448.6m层高10.2m，采用承接式连接方式后，在该层除核心筒外形成近1000m2的大空间，利用大空间配合减振控制科研团队设计成开放式阻尼层，利用根据消防要求在塔顶布置的两个共有540M3大容量消防水池作为TMD质量块。水池沿高度分两级，主动控制AMD放置在低级水池顶板面，质量块的重量为水池重量加AMD设备总重量。S1重量6150kN，S2重量6650kN，水池定位、外形设计考虑与建筑平面和核心筒呼应，平面外形如两水珠对称布置。消防水池控制限位尺寸为800mm，最小边线为1200mm，在位移上留有余量。

开放式阻尼层布置了两层参观通道，形成两个参观平台210m²、并布置供科普教学的科技展示厅80m²，控制室13m²，集减震控制、消防、教学、科普、观赏一体，游客不但可近距离参观先进的减振控制的各种设备，通过实时检测系统直接感受到减振效果，这是目前所有高层建筑和高耸结构减振设计所没有的。