高耸钢烟囱环形TLD减振试验与数值模拟

针对高耸钢烟囱环形调谐液体阻尼器(TLD)的减振试验及其数值模拟开展研究。根据高耸钢烟囱模型结构,设计制作了环形TLD试验模型,确定了试验加载和测点布置方案。建立了环形TLD力学模型,并推导了高耸结构环形TLD减振控制的动力分析模型,据此编制了高耸结构环形TLD减振的分析程序。分别开展了模型结构设置纯水环形TLD、附加金属栅格环形TLD和附加泡沫颗粒环形TLD的减振试验,并进行了数值模拟对比分析。研究表明:所编制的程序能够模拟模型结构设置环形TLD减振结构体系的动力响应;当环形TLD调谐频率比为0.9时,减振体系阻尼比超过0.04,减振效果最佳;附加金属栅格或泡沫颗粒,能够提高环形TLD中液体阻尼,耗散振动能量,但随着液体运动受限增加,减振效果有所下降。研究为高耸钢结构环形TLD减振的设计和应用提供了相关数据。     

附加阻尼网的斜底式TLD减震控制理论与试验研究

为解决传统调谐液体阻尼器(tuned liquid damper, TLD)中有效阻尼偏小、用水量偏大等问题,提出一种附加阻尼网的斜底式水箱调谐液体阻尼器(damping net and sloped-bottom tuned liquid damper, DNS-TLD),将水箱底面倾斜的TLD与阻尼网有机结合,强化水箱内液体晃动,可提供更大附加阻尼比并降低用水量。建立了附加DNS-TLD结构的力学模型,阐述其减震机制,提出了一种简便估算DNS-TLD总等效阻尼比的方法。通过单层钢框架振动台试验,对比分析了附加DNS-TLD及其他不同类型TLD的减震性能。将试验结果与数值模拟结果进行比较,进一步验证减震规律以及各类TLD总等效阻尼比估算方法的准确性。在此基础上,对附加DNS-TLD的10层钢筋混凝土框架结构进行地震作用下的动力时程分析,验证DNS-TLD对实际结构减震控制的有效性。振动台试验与数值模拟结果均表明,DNS-TLD有效结合了斜底式水箱TLD与阻尼网的优点,表现出更优的阻尼性能,相比于其他类型的TLD,其减震效率更高,鲁棒性和工程适用性更强。     

高层建筑地震反应的TLD振动控制

利用调谐液体阻尼器(Tuned Liquid Damper,TLD)对高层建筑地震反应进行振动控制研究.根据Fujino等提出的矩形TLD减振基本原理,建立了TLD中液体动水压力的控制方程,并采用有限差分法对矩形浅水TLD液体动水压力进行数值模拟,然后根据1栋91.0 m的高层建筑实际情况提出几种TLD设计方案,分别对其进行TLD-结构地震作用下的动力分析,比较几种方案的减振效果,确定最佳方案及具体的结构振动控制设计.结果表明,TLD系统对高层建筑地震作用下的加速度反应和位移反应均具有比较好的控制效果.     

宁波绿地中心结构整体稳定性分析和TLD风振控制

宁波绿地中心采用带加强层的型钢混凝土框架+钢筋混凝土核心筒混合结构体系,结构整体稳定性是关键问题。根据结构实际刚度和荷载分布情况,采用了等效临界屈曲荷载系数和等效侧向刚度的修正算法,分析了结构整体稳定性。整体线性屈曲分析和几何非线性屈曲分析也进一步验证了结构具有可靠的整体稳定性。设计中利用结构屋面放置的消防水箱,将其改造成调谐液体阻尼器(TLD)。分析计算了TLD自振周期、质量比等参数,介绍了其设计方法和步骤。参考了相关文献,计算得到TLD对高层建筑顺风向脉动风振反应控制效果的等效结构阻尼比,从而求得TLD对主体结构的减振效果。     

池式调谐质量阻尼器的动力分析

定义了池式调谐质量阻尼器(TMD),运用调谐液体阻尼器(TLD)与TMD相结合的方法综合考虑其总体动力效应;同时推导了结构与TMD、TLD以及池式TMD系统的运动方程.以结构物室内游泳池为例,研究了不同池长设计值的池式TMD在风振与地震激励下对结构的控制性能,对比了相应TMD、TLD的控制效果,并运用相位差分析的方法对池式TMD的设置提出了建议.结果表明:池式TMD经优化设计后可取得与普通TMD相近的控制效果,均远优于TLD;同时,池式TMD较普通TMD更经济且更具实用价值.     

用于建筑减震的新型调谐液体阻尼器

首先阐述了调谐液体阻尼器(TLD)的发展历程以及在实际工程中的应用,给出了TLD的基本数学模型,继而针对普通TLD晃动阻尼过小的问题,提出了在水箱中加设格栅板的改进措施。基于浅水理论,在MATLAB中对水箱的晃动数值求解。为了验证改进后的TLD较普通TLD的优势,利用OpenSees建立了一个9层钢结构模型,利用Client-Server技术实现OpenSees与MATLAB的耦合运算,对比普通TLD与设置格栅板TLD的减振效果,指出设置格栅板后TLD具有良好的、可调的减震效果。     

用多重TLD减小高层建筑地震反应的控制研究

对高层建筑地震反应进行了多重调频液体阻尼器(MTLDs)控制研究;对高层建筑结构一、二、三主振型反应施加控制,分析了对结构第一、二、三阶主振型分别设置多重TLD体系对减振效果的影响：采用不同的TLD布置方案,得出不同的布置方案对减振效果的影响。     

可控式TMD-DTLCD混合调频系统的减振控制策略

工程振动使结构物的固有频率发生偏移,导致被动控制装置调谐质量阻尼器（TMD）、调谐液体阻尼器（TLD）或调谐液柱阻尼器（TLCD）的减振效果明显下降．鉴于此,提出了可控式TMD-DTLCD混合调频系统（Controllable TMD-DTLCD Hybrid System,简称CTDHS）的概念,并以被动控制的形式研究了本系统应对结构物频率发生偏移情况下的减振控制策略．介绍了本系统各参数的设置方法,TMD、TLCD以及结构-CTDHS系统的运动方程,并通过算例中CTDHS与普通TMD对结构减振效果的对比,证明了CTDHS的优越性以及减振策略的有效性．     

附加电涡流阻尼TMD的高层建筑结构振动台试验研究

电涡流阻尼系统(Eddy-Current System)是一种广泛应用在机械工程和航空航天领域的减振控制技术,将电涡流阻尼系统与传统的调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)相结合而成的新型电涡流阻尼TMD(EC-TMD)在土木工程中的应用还处于起步阶段。通过附加电涡流阻尼TMD的五层钢框架结构振动台试验,考察了该装置对高层建筑结构的减振控制效果。试验结果表明:附加电涡流阻尼TMD可以明显减少主体结构的加速度、位移、最大层间位移角等响应;电涡流阻尼TMD的控制效果受输入激励特性的影响,也和本身的质量比、电涡流阻尼比有关;与传统TMD相比,电涡流阻尼TMD可以更快速的抑制结构振动,并能将自身摆幅控制在较小范围内。     

内置立柱对矩形TLD固有频率的影响分析

为研究矩形调谐液体阻尼器(Tuned Li qui d Damper, TLD)系统,在底部水平正弦激励作用下,内置立柱对其固有频率的影响,本文基于有限体积法,采用计算流体动力学(Comput at i onal Fl ui d Dynami cs, CFD)方法建立了内置立柱的矩形TLD数值仿真计算模型,并对设置内置立柱的三维矩形TLD水箱的液体晃动进行了分析。利用已有类似试验的测试数据,验证了该数值仿真计算模型的正确性。通过研究发现:内置立柱会导致TLD固有频率发生变化。在外激励频率接近固有频率时,TLD会出现共振现象,侧壁波高和水平控制力会在达到最大值,此时减振效果最优。