悬挂建筑减振体系次结构的抗侧性能

申志灵　张逯见

摘 要：随着我国建筑业的不断发展，悬梁建筑的减振体系结构在发展上也有了更高的要求，其中它的抗侧性能就应该进行深入研究。基于此，进一步研究它的动力以及静力相关内容，在这样的分析之下得知，随着其悬挂次的结构在抗转动刚度和侧移刚度二者之间的比，也就是表征系数是大于10，也就是次结构的固结在悬挂端上的效果。而随着这种悬挂次结构在质量上的变化，又会发生一系列变化，也就有悬挂结构对于低振动激励情况下不会轻易发生共振情况，次结构在摆动位移响应的对等效悬挂上的长度变化同样不敏感，可是，对于激振频率却有敏感的变化。

关键词：悬挂建筑 减震体系 系结构 抗侧性能 摆动位移

中图分类号：TU352.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-00-02

悬挂建筑结构作为一种新型的减震结构体系，问鼎世间的时候就被建筑界广泛关注，这样的优待不仅仅是因其悬挂方式上具有强烈的艺术性表现能力，更主要的是因其结构体系完全符合了自然传力的相关原理，可以充分的利用这种高强材料之中的物理学，进行性能设计，用细而长的拉杆来代替以往粗大的柱子，进一步增加建筑的利用、使用率，增进结构抗风、抗震性能。可以把核筒这种悬挂建构结构作为分析例子，在图1之中会有显示。

1 根据具体例子，进一步分析悬挂建筑减振体系次结构的相关内容

在建筑之中，楼层一般都是通过这种悬挂转换层的结构进行悬挂，悬挂在其核心筒或者是巨型的框架等一些主结构上面，这种利用了质量的巨大悬梁楼层，一直最为它的次结构，真正意义上的达到用振动来控制的目标结构体系，也被叫做悬梁建筑的减振体系。它的特点就是能够把整体建筑都设计成为一个整体的、超级的、悬挂质量调频的阻尼系统，这一系统在振动上的控制模板在图2之中会有图示。对于悬挂建筑的结构来说，悬挂系结构上每一个楼层在设计上都应该是一个整体，简化成集中的质量m2，其支撑的次结构之中柱结构和连接主与次结构的这一悬挂转换层结构就可以转化成集中的质量m1，对于悬挂的结构和主结构二者之间应该设置一些减振的耗能装置。

在图2之中，有k1和c1来进一步表示它的主结构在剛度上的数据以及它的阻尼系数，在k2和c2也有相关的悬挂的次结构在总抗侧刚度与阻尼系数。悬挂建筑在减振的体系与减振避震等方面的动力特性，还有很多明显的优点，可是也有一定的不足，应该足够引起关注与研究，尤其是它的动力与静力上的相关分析。

对于悬挂次结构的抗侧刚度应该进行细致研究，可以进行数值假设，设悬挂的次结构在等效质量方面是m2，次结构和悬挂转换层这二者之间拥有一定的抗转动刚度，可以设为kr，L是次结构在等效悬挂上的具体长度，Δ与θ它们分别是次结构在侧向位移和转动方面的相关角度，Q是侧向作用的作用力，在图3之中有相关图示，建立一个平衡的微分方程，就能够进一步得到位移的解析解，再根据这些边界条件进行常数的确定。

在图3之中的悬挂结构和柱结构之间的设置上，在粘弹性的阻尼器这种弹簧刚度具体参数为kc，次结构在重力恢复刚度具体值为kG，可以用kG=m2g/L进行表示，其中KL是把次结构当成是悬臂梁进行考虑的转动弹性的侧移刚度。可以表示为。

在等式之中，i是其悬挂的次结构具体线刚度，也可以用相关公式进行表示，进一步得出悬挂的次结构在重力和吊杆临界上的压力之比，也就是。

根据上述的数值和具体“设据”，能够进一步得出他的相关结果，也能够有一个具体的预算。对于此有一个相关的了解以后就要深入悬挂次结构在侧向摆动上的相关内容。

2 悬挂次结构在侧向摆动上的相关内容

在进行荷载作用设计的时候，一定要经过对这种悬挂建筑优化设计，在它的主、次结构的响应上都能够满足比较合理的一个数值的为止。可是，因为地震作用具有随机的特性，悬挂建筑这一结构在它的寿命期之中，有可能会超出设防的烈地震值。在这样不利的环境下，它的主、次结构彼此在耗能减振上的装置就有可能会全部失去其效用，整个体系在整栋频率的参数以及阻尼参数上，都会发生非常大的变化。这个时候的悬挂次结构就会处在一种摆动的情况，位移相对来说也就比较大，很可能与柱结构之间发生碰撞的事情，所以，要针对这种结构摆动施行策略分析。

在的图4中就是简化的设计模型，主要是在悬挂次结构这一动力特性和质量的具体分布上来分析，为了能够清楚的说明其问题，便于分析，对质量进行了细致的标注，这样的平板其实是同事摆动的，当它的主、次结构之间在耗能减振这一装置上被完全破坏之后，就会忽略了阻尼的作用，根据这样的假定，先分析图示，再进一步分析方程，进行精细计算。

根据上述的内容，能够看得出，主结构对于地震波存在一定的滤波作用，所传递到这一悬挂转换层的结构上面的地震波，绝大部分都是高频分量的被滤掉了，所以，转换层在结构上的震动就能够简化成谐振动。悬挂建筑在减振结构的体系之中，主与次结构之间的关系是相互制约相互转化的，其中的一个振动较大，那么另一个就会变小，另一个较大，那反之就会较大，是一种反比例的关系。

3 结语

综上所述，我们可以知道，关于悬挂次结构在转动刚度的时候，增加到一定的额大小以后，在弹性抗侧刚度上就会增长的比较小，也会趋于一个相对稳定的数值，所以，次结构设计一定要满足悬挂次结构在抗侧方面的能力要求。对于主、次结构方面的动力响应来说，都应该进行优化，设计之时要考虑它的主与次结构方面的承载能力以及经济要求与使用要求，掌握好地震系数。注意次结构的摆动位移在响应上对等悬挂的长度变化是不敏感的，可是，对于激振频率的变化却是非常的敏感的。要综合考虑，优化相关内容，进而促进我国悬梁建筑减振体系次结构在抗侧性能方面的进一步发展。

参考文献

[1] 涂永明，张继文，吕志涛，等.悬挂建筑减振体系次结构的抗侧性能[J].东南大学学报（自然科学版），2008（6）.

[2] 涂永明，吕志涛，张继文，等.核筒悬挂建筑减振体系主结构的抗侧性能[J].工业建筑，2008（12）.

[3] 施明征，涂永明，王志兰.悬挂建筑结构原型模型的随机振动优化[J].东南大学学报（自然科学版），2012（6）.