Блог

Sep 13, 2023

Как использовать стеклянную массу для демпфирования здания?

Дата: 12 июля 2023 г. Чем выше становятся здания, тем сложнее становится справляться с силами, действующими на конструкцию. Это особенно справедливо для динамических ветровых нагрузок, которые обычно

Дата: 12 июля 2023 г.

Чем выше растут здания, тем сложнее становится справляться с силами, действующими на конструкцию. Это особенно актуально для динамических ветровых нагрузок, которые обычно компенсируются оптимизацией формы оболочки для уменьшения турбулентности и соответствующей адаптацией жесткости конструкции. Дополнительные системы демпфирования позволяют напрямую влиять на характеристики движения здания и имеют множество вариантов. Чтобы использовать их преимущества, концепция здания должна предусматривать

В ходе совместного проекта, финансируемого Федеральным министерством внутренних дел и общества Германии, целью команды проекта является создание полномасштабного макета для проверки идеи использования доступной массы, уже существующей в прозрачном стекле обшивка здания для демпфирования.

Оригинальная концепция использования внешней обшивки подвижного двухслойного фасада для уменьшения вибрации конструкции была предложена Муном (2009). В подходе Муна внешняя оболочка двухслойного фасада расположена перпендикулярно конструкции здания и может перемещаться. Ветровые нагрузки сначала прикладываются к подвижному фасаду, а затем передаются на конструкцию здания через соединения малой жесткости. С помощью этих соединений динамические ветровые нагрузки можно изолировать от конструкции. Таким образом, структурные вибрации эффективно уменьшаются. Однако фатальным недостатком этого подхода является то, что эффективное гашение вибрации конструкции всегда сопровождается сильными движениями фасада, что практически недопустимо. Чтобы решить эту проблему, Мун (2011) сначала исследовал такие демпферы с распределенной настроенной массой, добавив дополнительные небольшие демпфирующие массы в полость двухслойного фасада. На втором этапе Мун (2016) изучил систему взаимодействия настроенного массового демпфера и двухслойного фасадного демпфера, который сочетает в себе концепцию перпендикулярного подвижного фасада с традиционной системой настроенного массового демпфера. Сильное движение фасада можно лучше контролировать с помощью этих двух предлагаемых методов. Однако,

Команда исследует концепцию использования параллельных подвижных соединений, что позволяет избежать необходимости использования дополнительной массы. Наружная обшивка фасада закреплена в направлении, перпендикулярном основной конструкции, но подвижна в направлении, параллельном основной конструкции. Вибрация конструкции, вызванная ветром, вызывает вибрацию параллельных подвижных фасадов, что, в свою очередь, гасит движение конструкции. Эту систему можно установить на верхних этажах высотных зданий для достижения лучших показателей контроля вибрации. Вся эта система физически аналогична распределенному многонастраиваемому массовому демпферу (d-MTMD), но в качестве демпфирующей массы используется существующая фасадная масса, что упрощает установку за счет меньшего веса каждой детали. Это делает концепцию интересной и для модернизации. В заключение мы назвали ее распределенной системой демпфирования фасада с множественной настройкой (d-MTFD) (Чжан, 2020).

Другие авторы сосредоточились на численных расчетах, направленных на поиск оптимальных параметров демпфирования для уменьшения структурных движений во время возбуждения землетрясения. (Абтахи и др., 2012 г.; Фу, 2013 г.; Фу и Чжан, 2016 г.; Бароне и др., 2015 г.; Лори, 2017 г.; Пипитоне и др., 2018 г.). Бароне и др. (2015) определили реакцию во время нагрузки по временной истории землетрясения и пришли к выводу, что снижение по сравнению со случаем без демпфирования до 35 % было реалистичной целью. Пипитоне и др. (2018) также обнаружили уменьшение движения, связанного с землетрясением, за счет активации массы двухслойного фасада. Найдя соответствующие параметры демпфирования, авторы пришли к выводу, что демпферы с распределенной массой можно настроить так, чтобы они правильно реагировали на несколько критических режимов вибрации. Однако не было предложено никакой структурной детализации для реализации работающей системы навесных стен для проверки теоретических выводов. Более широкий обзор современного уровня контроля вибрации с использованием настроенных демпферов массы предоставлен Рахими и др. (2020).

Таким образом, в этой статье показаны новейшие достижения в области дизайна фасадов на примере нескольких тематических исследований проектов. Реальное количество массы стекла определяется, поскольку было сделано допущение, что масса останется неизменной. Углеродный след фасада, особенно стекла, на этом этапе не изменится. По результатам тематического исследования разрабатываются и описываются детали конструктивного проектирования, соответствующие требованиям проектирования навесных стен. Выбор был сделан на основании оценки конструкции и реализован в работоспособном макете, проверенном экспериментально. В статье основное внимание уделяется детализации конструкции и поиску практических последствий. Мы даем прогноз на предстоящую оценку производительности при ветровой нагрузке. Преодоление разрыва между компьютерным моделированием и полномасштабной реализацией — новый аспект, представленный в этом исследовании.