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TUhjnbcbe - 2022/7/10 17:34:00
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年12月12日,历时七年终亮相的苏州湾文化中心,惊艳世人。不仅因其文艺新典范的定位成为苏州乃至长三角地区的文化新地标,更因其飘逸灵动的建筑造型、以及濒临西太湖一览三万六千顷太湖的壮丽风光带来的绝佳体验,成为“打卡”休闲的网红好去处。

苏州湾文化中心由苏州大剧院和吴江博览中心组成,总建筑面积约为22万

,象征苏州丝绸和昆曲水袖的飘带结构将南北两部分相距百米的建筑群有机融为一体。整个项目由法国包赞巴克建筑事务所与中衡设计集团股份有限公司作为联合体完成设计总包,结构顾问为ARUP奥雅纳工程咨询有限公司。

苏州大剧院由IMAX影院和大剧院主体两个结构单元组成,建筑空间关系复杂;吴江博览中心由博物馆、会议中心和规划馆组成,存在多项超限,相关结构分析与设计可见中衡设计发表的《苏州大剧院结构分析与设计》(建筑结构,,46(20))与《吴江博物馆超限结构分析与设计》(建筑结构,,46(20))等论文。

△《苏州大剧院结构分析与设计》(建筑结构,,46(20))论文摘要

△《吴江博物馆超限结构分析与设计》(建筑结构,,46(20))论文摘要连接两侧建筑群的高低位飘带最大长度和跨度分别达米和米,为国内长度最长、跨度最大的空间弯扭管桁架钢结构。在距离地面40米高度的飘带顶部,设计有人行步道和观光平台,由于飘带的超大跨度,且位于城市中轴线、亲近太湖,在人行荷载和风荷载激励下,容易引起结构的低频共振以引发舒适度问题,因此在项目设计中有必要对其进行专项分析并采取必要的减振设计,以满足行人的舒适度要求。以下内容主要节选自中衡设计发表的论文《苏州文博中心飘带结构TMD减振舒适度分析》(建筑结构,,49(01))。

△《苏州文博中心飘带结构TMD减振舒适度分析》(建筑结构,,49(01))论文摘要

飘带动力特性分析

飘带采用空间三角形桁架结构,由中部两处V形柱和两端钢桁架井筒支承,结构前7阶自振频率分别为0.47、1.28、1.39、1.74、1.94、2.10和2.21Hz,基本处于1.0~2.0Hz之间,落在人行荷载的行走频率1.0~3.0Hz之内,也与风荷载频率较接近;前3阶模态振型表明,结构竖向(Z向)和X向振动较剧烈。

△飘带结构三维模型

为控制结构在人行荷载和风荷载作用下的动力响应,设计中采用调谐质量阻尼器(TunedMassDamper,简称TMD)减振技术进行振动控制,TMD装置设置为水平和竖向两类。水平TMD定义为1种频率,用于控制结构第1阶振型反应,共16套,布置在飘带中部;竖向TMD定义为2种频率(竖向1和竖向2),用于控制结构第3阶和第5阶振型反应,共10套,布置在飘带两侧。

△TMD布置示意图

调谐质量阻尼器(TMD)减振原理

调谐质量阻尼器(TMD)由弹簧、质量块和阻尼系统组成,一般支撑或悬挂在结构上。当结构在外激励作用下产生振动时,通过将TMD系统振动的频率准确调谐到结构频率,可使系统质量块产生的惯性力反作用于结构上,从而对主结构振动产生抑制作用。

△TMD减震原理示意TMD技术通过将振动/震动能量转移到阻尼器耗能,从而保证主体结构舒适度和安全性,目前已在如上海中心、平安金融中心和台北大楼等超高层建筑中得到广泛的应用。△图片来自Tallest10
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