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一种螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型

基本信息

  • 申请号 CN201921104280.5 
  • 公开号 CN209859139U 
  • 申请日 2019/07/15 
  • 公开日 2019/12/27 
  • 申请人 湖南科技大学  
  • 优先权日期  
  • 发明人 李永贵 肖翅翔 马进骁 李毅  
  • 主分类号 G06F17/50 
  • 申请人地址 411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2号 
  • 分类号 G06F17/50 
  • 专利代理机构 湘潭市汇智专利事务所(普通合伙) 43108 
  • 当前专利状态 实用新型专利授权公告 
  • 代理人 陈伟 
  • 有效性 有效专利 
  • 法律状态
  •  

摘要

本实用新型公开了一种螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,包括底座、骨架和外衣组件,骨架包括一根芯柱、四根细柱和异形铝合金平台组件,四根细柱呈方形分布在芯柱的四周,沿芯柱高度方向每间隔一定距离设置一个用于连接芯柱和四根细柱的平台单件,所有的平台单件共同组成异形铝合金平台组件,一根芯柱和四根细柱通过异形铝合金平台组件连接为一个整体形成所述骨架,骨架底端与底座粘接,所述骨架外部包裹有外衣组件。
本实用新型通过设计异形铝合金平台组件与外衣组件制作出一种90°螺旋型体型建筑的气动弹性模型,通过动力特性测试及风洞试验的检验,气动弹性模型具备稳定的动力特性,能较为精确地模拟此类体型建筑在风荷载作用下的风效应。
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权利要求书


1.一种螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:包括底座、骨架和外衣组件,骨架包括一根芯柱、四根细柱和异形铝合金平台组件,四根细柱呈方形分布在芯柱的四周,沿芯柱高度方向每间隔一定距离设置一个用于连接芯柱和四根细柱的平台单件,所有的平台单件共同组成异形铝合金平台组件,一根芯柱和四根细柱通过异形铝合金平台组件连接为一个整体形成所述骨架,骨架底端与底座粘接,所述骨架外部包裹有外衣组件。
2.根据权利要求1所述的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:所述平台单件中心设置一个用于供芯柱穿过的通孔,所述通孔四周设有四个用于供细柱穿过的长通孔。
3.根据权利要求2所述的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:所述长通孔呈“凸”字型,分窄段和宽段。
4.根据权利要求3所述的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:所述细柱与长通孔接触段的截面宽度小于非接触段宽度,细柱从长通孔宽段插入贯通各平台单件。
5.根据权利要求1所述的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:所述外衣组件为正四棱柱以芯柱为中心轴,从芯柱底部开始沿芯柱高度方向逆时针旋转形成,外衣组件从芯柱底部旋转至顶部的旋转角为90°。
6.根据权利要求5所述的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:所述外衣组件从上到下分为若干节外衣单件,外衣单件的数量与平台单件的数量相同,每节外衣单件之间设置缝隙,每节外衣单件与对应平台单件的四个接触面上均设置螺栓孔。
7.根据权利要求6所述的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:所述平台单件为异形平台,由正八棱柱与支承部分组成,支承部分为在外衣单件螺栓孔附近与正八棱柱之间的空隙处布置的块体,支承部分采用铝合金加工制成;各平台单件与外衣单件的四个接触面上攻有螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,其特征在于:所述底座上设置有一个安装芯柱的粗槽、安装细柱的四个长槽、一个导线通孔及与风洞底座相连的若干安装孔。
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说明书

技术领域
本实用新型涉及土木工程领域,特别涉及一种螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型。
背景技术
多自由度气动弹性模型试验是风工程研究中用来模拟实际建筑在风荷载作用下的运动情况的一种重要手段,其关键和难点在于制作出外形和结构动力特性与实际建筑满足相似理论要求的气动弹性模型。
随着建筑师对建筑美学的追求不断提高,以及建筑体型抗风的蓬勃发展,一类楼体90°螺旋化的建筑造型开始出现,如迪拜卡延塔、瑞典马尔默旋转大厦等。
目前,国内外对同类模型的制作集中在体型较为常规的多边形截面建筑,而缺少针对楼体90°螺旋化的气动弹性模型。
发明内容
为了解决上述技术问题,本实用新型提供一种结构简单、模拟效果好的螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型。
本实用新型解决上述问题的技术方案是:一种螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,包括底座、骨架和外衣组件,骨架包括一根芯柱、四根细柱和异形铝合金平台组件,四根细柱呈方形分布在芯柱的四周,沿芯柱高度方向每间隔一定距离设置一个用于连接芯柱和四根细柱的平台单件,所有的平台单件共同组成异形铝合金平台组件,一根芯柱和四根细柱通过异形铝合金平台组件连接为一个整体形成所述骨架,骨架底端与底座粘接,所述骨架外部包裹有外衣组件。
上述螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,所述平台单件中心设置一个用于供芯柱穿过的通孔,所述通孔四周设有四个用于供细柱穿过的长通孔。
上述螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,所述长通孔呈“凸”字型,分窄段和宽段。
上述螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,所述细柱与长通孔接触段的截面宽度小于非接触段宽度,细柱从长通孔宽段插入贯通各平台单件。
上述螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,所述外衣组件为正四棱柱以芯柱为中心轴,从芯柱底部开始沿芯柱高度方向逆时针旋转形成,外衣组件从芯柱底部旋转至顶部的旋转角为90°。
上述螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,所述外衣组件从上到下分为若干节外衣单件,外衣单件的数量与平台单件的数量相同,每节外衣单件之间设置缝隙,每节外衣单件与对应平台单件的四个接触面上均设置螺栓孔。
上述螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,所述平台单件为异形平台,由正八棱柱与支承部分组成,支承部分为在外衣单件螺栓孔附近与正八棱柱之间的空隙处布置的块体,支承部分采用铝合金加工制成;各平台单件与外衣单件的四个接触面上攻有螺纹孔。
上述螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,所述底座上设置有一个安装芯柱的粗槽、安装细柱的四个长槽、一个导线通孔及与风洞底座相连的若干安装孔。
本实用新型的有益效果在于:1、本实用新型通过设计异形铝合金平台组件与外衣组件制作出一种90°螺旋型体型建筑的气动弹性模型,通过动力特性测试及风洞试验的检验,本实用新型的气动弹性模型具备稳定的动力特性,能较为精确地模拟此类体型建筑在风荷载作用下的风效应。
2、本实用新型的细柱与平台单件的长通孔接触段采用变截面处理,平台单件与细柱搭接更加方便。
骨架各连接处采用胶水粘接,固化后满足强度要求,需调试时通过加热方便拆除,提高了风洞试验的效率。
3、本实用新型的长通孔呈“凸”字型,分窄段和宽段,细柱可在长通孔窄段水平滑动,可通过移动细柱位置来调试结构的动力特性,模型频率振型连续可调。
4、本实用新型的骨架各连接处采用胶水粘接,固化后满足强度要求,需调试时通过加热方便拆除,提高了风洞试验的效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
图2为图1 拆去外衣的骨架结构示意图。
图3为各异形平台单件的平面图。
图4为异形平台上“凸”字型长通孔的平面示意图。
图5为细柱与平台单件连接的示意图。
图6为底座的平面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示,一种螺旋型高层建筑多自由度气动弹性模型,包括底座1、骨架和外衣组件4,骨架包括一根芯柱3、四根细柱2和异形铝合金平台组件5,四根细柱2呈方形分布在芯柱3的四周,沿芯柱3高度方向每间隔一定距离共设置五个用于连接芯柱3和四根细柱2的平台单件51-55,所有的平台单件共同组成异形铝合金平台组件5,一根芯柱3和四根细柱2通过异形铝合金平台组件5连接为一个整体形成所述骨架,骨架底端与底座1粘接,所述骨架外部包裹有外衣组件4。
所述平台单件中心设置一个用于供芯柱3穿过的通孔501,所述通孔501四周设有四个用于供细柱2穿过的长通孔502。
所述长通孔502呈“凸”字型,分窄段5022和宽段5021。
所述细柱2与长通孔502接触段的截面宽度小于非接触段宽度,因此细柱2可从长通孔502宽段插入贯通各平台单件后,在窄段5022内水平移动来调整模型的侧向刚度,各平台单件可搭在细柱2截面变宽处,各细柱2位置定好之后,在接触面涂上AB胶水,胶水完全固化后,形成的胶层7可使得各连接为刚性连接,当需调整细柱位置来改变模型刚度时,可加热胶层后方便拆除。
所述外衣组件4为正四棱柱以芯柱3为中心轴,从芯柱3底部开始沿芯柱3高度方向逆时针旋转形成,外衣组件4从芯柱3底部旋转至顶部的旋转角为90°。
所述外衣组件4从上到下分为五节外衣单件,每节外衣单件之间设置2mm的缝隙,使得外衣组件不提供模型的侧向刚度,模型侧向刚度全由骨架提供,每节外衣单件与对应平台单件的四个接触面上均设置螺栓孔6。
如图3所示,所述平台单件为异形平台,由正八棱柱与支承部分组成,支承部分为在外衣单件螺栓孔附近与正八棱柱之间的空隙处布置的相同材质的块体,采用铝合金加工制成;各平台单件与外衣单件的四个接触面上攻有螺纹孔503,支承部分采用铝合金加工制成;各平台单件与外衣单件的四个接触面上攻有螺纹孔。
如图6所示,所述底座1上设置有一个安装芯柱3的粗槽101、安装细柱2的四个长槽102、一个导线通孔103及与风洞底座1相连的八个安装孔104。
本实用新型的模型自振测试所识别出来的频率、阻尼比、振型稳定,能在风洞试验不同风速中获得较为精准的加速度、位移响应,能进一步对90°螺旋型建筑的气动弹性效应进行研究,为建筑体型抗风提供参考。
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