TMD减震钢框架有限元分析

TMD在实际工程结构中得到了广泛的运用和认同,为了进一步验证TMD的减震控制效果,进行了TMD-钢框架有限元模型的地震时程分析。首先分析了TMD的减震原理及其参数优化设计方法,根据有限元钢框架模型的动力特性设计了TMD减震装置的参数;然后利用有限元软件SAP2000对该TMD减震钢框架进行动反应有限元仿真分析。分析结果表明：该TMD减震装置具有显著的减震效果,能够有效地减小结构地震反应峰值。     

悬吊煤斗质量调谐阻尼器对火电厂结构的减震性能研究

为验证悬吊煤斗质量调谐阻尼器(TMD)对火电厂结构的减震效果,建立结构有限元模型进行单向和双向地震作用下减震效果对比分析,制作缩尺比例为1∶12的结构试验模型,进行三组不同地震波在三水准地震强度下的双向振动台试验,进行煤斗与楼层固接的常规方案和采用弹性及阻尼元件与楼层连接的悬吊煤斗TMD方案的对比试验,另外,对多遇地震作用下设置悬吊煤斗TMD有无阻尼的减震效果也进行对比试验。结果表明:悬吊煤斗TMD沿结构水平纵向(X向)和横向(Y向)的耦合作用较小,可基于TMD理论对结构的水平纵向和横向分别进行参数优化,优化后的悬吊煤斗TMD对不同水准作用下结构位移控制效果显著,对多遇地震水准下加速度也有良好控制效果,且有阻尼悬吊煤斗TMD结构的位移和加速度减震效果皆优于无阻尼悬吊煤斗TMD结构。     

FPS型TMD振动台试验模型设计及其减震效率仿真分析

为了对某钢框架进行减震控制,本文利用该钢框架的结构参数和动力特性,设计了FPS型TMD减震装置。然后用有限元软件SAP2000对该减震钢框架结构进行非线性动反应时程分析。分析结果表明:该装置具有显著的减震效果,能够有效地减小主结构的地震反应。为下一步的振动台试验和FPS型TMD减震装置的参数优化提供依据和参考。     

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.     

土-结构-TMD体系振动台模型试验与数值模拟对比研究

为了分析土与结构相互作用效应(SSI)对结构控制的影响,将地基土、上部结构和调谐质量阻尼器(TMD)组合成4种结构体系,在同一地震激励下,分别对其进行振动台试验。运用土与结构动力相互作用三维有限元分析软件SASSI2000对4种结构体系分别建立模型,并对各种试验工况下的结构地震反应进行了数值模拟计算。计算中,采用三维八结点实体单元模拟结构的基础部分,每个结点有3个自由度;上部结构采用集中质量模型;采用等效线性化模型考虑土的动力非线性影响。对振动台模型试验与数值模拟结果的比较表明,两者得到的SSI效应对TMD减震控制性能的影响表现出相似的规律性,SSI效应对结构的减震控制效果有很大影响。     

地震作用下调频质量阻尼器减震效果试验研究

为考察地震作用下调频质量阻尼器(TMD)的减震效果,按简谐激励作用下双自由度TMD结构最优参数设计和加工了一个设置TMD减震子结构的钢框架模型,采用电磁振动台加载,对其在简谐激励和地震波作用下的动力响应规律进行了试验研究。试验结果表明:简谐激励作用下TMD的减震效果受激励频率的影响非常明显,当激励频率与结构自振频率接近时,减震效果好,远离结构自振频率时,减震效果变差,还可能会放大结构的响应;地震波作用下TMD的减震效果受到地震波频域能量分布的影响,当地震波中与主结构频率相对应分量的反应谱值位于反应谱曲线的局部极小值附近时,TMD可能会放大结构的地震响应;反之,当主结构对应反应谱值位于反应谱曲线的局部极大值附近时,减震效果非常显著。研究结果表明TMD减震技术应用于结构抗震设计时,需详细考察其减震效果的可靠性,不能仅仅依据规范要求的3组地震波作用下的结果加以设计。     

考虑参数优化的层间隔震结构振动台试验研究

为了研究隔震层在不同位置的层间隔震结构减震效果,验证层间隔震结构参数优化理论,建立了不同隔震层位置的层间隔震结构模型,优化了隔震层上下部频率比,对隔震层采用侧移刚度偏小值、优化值和偏大值的层间隔震结构模型进行地震动模拟振动台试验。试验结果表明,层间隔震技术能有效地降低结构地震反应,减震效果随着隔震层位置的升高而逐渐降低;经过参数优化设计的层间减震体系能在最大限度地降低隔震层下部结构层间位移反应的同时,有效地控制隔震层上部结构绝对加速度反应;同时研究表明,在实际工程中,进行理论计算的优化侧移刚度值和由橡胶隔震支座的类型和数量决定的实际优化侧移刚度值存在一定的误差是允许的。     

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。     

砌体结构TMD减震体系非线性地震反应研究

根据随机振动理论推导了多层剪切型结构TMD减震系统的随机地震响应,分析了参数的变化对TMD减振系统减震效果的影响,从而优化了取得最佳减震效果所需要的关键参数.以砖砌体结构为研究对象,建立了用于非线性地震反应的三线型骨架曲线及其滞回规律,编制了非线性地震反应分析程序,计算了一幢六层砌体结构减震前和采用TMD减震后的地震反应,分析结果表明,在7度多遇烈度和7度基本烈度地震动作用下减震效果良好,在7度罕遇烈度地震动作用下,TMD系统应通过加强构造措施保证抗震性能.     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器（TMD）装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明：当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后（相当于原型7度多遇地震）,模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后（相当于原型7度基本烈度）,模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后（相当于原型7度罕遇地震）,模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。