用主动调谐质量阻尼器控制建筑物的地震反应

用主动调谐质量阻尼器控制建筑物的地震反应地震、风载引起高层建筑的动态反应早已引起土木工程师的极大兴趣．过去的二三十年中，为抑制结构振动，曾研究出若干被动和主动控制装置。在这些装置中，将质量块作为吸能系统的研究，已取得很多成果，如ＧＢ．Ｗａｒｂｔｈｅｎ...     

多重调谐液体阻尼器在振动控制中的应用

多重调谐液体阻尼器在振动控制中的应用调谐液体阻尼器（ＴＬＤ）是一刚性水箱，它是用以控制结构水平振动的被动控制装置。由于ＴＬＤ具有成本低，便于安装，旦固有频率便于调整等优点，所以，近几年在日本的土木工程结构中引起了浓厚的兴趣。由于某些原因，如空间限制、...     

基于双调谐隔震液体阻尼器的高层结构减震设计理论研究

为提升调谐液体阻尼器(TLD)的有效性和鲁棒性,提出一种基于双模态控制的双调谐隔震液体阻尼器(ITLD)设计方法。针对两自由度结构,以双模态为控制目标,建立了附加ITLD的结构简化力学模型,并基于该力学模型进行结构模态分析,提出了具有双模态控制优势的ITLD空间位置确定方法。并对该模型进行了参数分析和频率响应分析,分析表明ITLD在控制效果和鲁棒性方面具有显著优势。基于以上参数分析结果,结合主结构的模态特征,进一步提出了基于双模态控制的ITLD参数设计方法。以安装ITLD的典型高层建筑为例,对该结构进行了动力时程分析。结果表明：所提出的ITLD装置位置确定方法与多模态设计理论可以实现对高层结构的双模态控制,并有效抑制结构的位移和加速度地震响应;相比于传统的TLD,采用ITLD可以为结构提供一种强鲁棒性的减震措施。     

一种新型组合MTMD减少高层建筑地震反应的研究

本文TMD的原理，首次提出了利用悬浮顶结构与MTMD相结合应用的组合MTMD振动控制结构，仿真模型分析表明组合MTMD优于单用悬浮顶或单用MTMD。     

结构增强调谐质量阻尼器控制研究

提出了结构增强调谐质量阻尼器(ETMD)装置。新装置是在调谐质量阻尼器(TMD)的基础上,在质量块与地基之间设置一个附加粘滞阻尼器而构成。将ETMD最优参数的评价准则定义为:设置ETMD的结构均方根位移(解析式)的最小值的最小化。在频域内评价了附加阻尼对ETMD控制结构位移响应的最优参数、有效性和冲程的影响,并与TMD装置进行比较。数值结果表明,ETMD的振动冲程控制明显优于TMD。     

装有超弹性形状记忆合金丝阻尼器建筑结构的地震反应控制

研究装有形状记忆合金（SMA）丝阻尼器的三层非线性钢框架的地震反应控制。结果表明，SMA丝阻尼器用于被动控制，可有效地减小三层钢框架的地震反应。     

高层工业煤气厂房在多重调谐质量阻尼器与黏滞流体阻尼器共同作用下的地震控制效果分析

高层工业煤气厂房在地震作用下振动较为剧烈,故对其在不同地震作用下的振动控制,也成为了当下研究的重点。通过运用ANSYS有限元软件构建了三维高层工业煤气厂房有限元模型。模态分析显示,结构扭转模态出现较早。施加减振措施时,不但对弯曲振动还要对扭转振动加以控制,故对其层间位移、顶层位移加速度及角加速度进行振动控制分析。为此,在结构上分别加设钢支撑、多重调谐质量阻尼器(MTMD)、黏滞流体阻尼器及MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元后,施加地震作用,进行动力时程对比分析,进而研究4种减振措施对地震控制效果的有效性。结果表明:多数情况下,运用MTMD与黏滞流体阻尼器混合单元进行控制效果较好。     

调谐质量阻尼器和调谐型颗粒阻尼器减震性能对比研究

基于5层钢框架模型,通过试验对比了在地震激励下调谐质量阻尼器和调谐型颗粒阻尼器的减震性能,并探究了频率失调等因素的影响。通过数值模拟实现了两种阻尼器的优化设计,以考察充分发挥其性能的工况下,两种阻尼器的减震效果以及阻尼器相对位移行程的对比。研究表明：在频率调谐时,调谐质量阻尼器和调谐型颗粒阻尼器均能显著降低主体结构位移和加速度响应,调谐型颗粒阻尼器的减震效果更好,具有一定的减震优势,并且调谐型颗粒阻尼器的相对位移行程更小、减震频带更宽;当两者均为最优设计时,减震效果相当,但是最优化调谐型颗粒阻尼器系统的阻尼器与主体结构之间的相对位移更小,可降低相对位移幅值24.5%,并且具有更好的鲁棒性。     

基础隔震结构设置摩擦阻尼器的地震反应研究

研究了采用滑移摩擦阻尼器的基础隔震体系在地震作用下动力反应分析的理论模型和数值方法,将计算结果与试验结果及与其它文献方法的结果作了对比分析,探讨了摩擦隔震反应的一些特点和规律,并进一步通过楼面反应谱计算对滑移附加衰减振动的影响进行了分析.该理论模型不论是否产生摩擦滑动,均将摩擦隔震层作为结构体系的一个广义计算质点,并将摩擦力模型化为速度相关型阻尼力,避免了不同摩擦阶段动力方程及其数目的反复转换.研究表明,本文方法及结果正确可靠,精度满足要求;设置摩擦阻尼器(或滑移支座)的隔震体系具有良好的减震效果,隔震层最大位移反应也较小,而残余位移还需通过有关措施来控制.由于摩擦隔震结构的滑移附加衰减振动使加速度反应的峰值增大,引起人们对摩擦隔震性能和效果的某些疑虑,本文计算分析指出,这种附加振动基本不会影响结构的滑动位移及其它减震特性,对楼面设施减震效果的影响也很小.     

非线性地震反应时程分析中粘弹性阻尼器优化处理

讨论分析了高层建筑结构在非线性地震反应时程分析中,设置粘弹性阻尼器的优化问题,经正多面体法进行优化处理后,所使用的粘弹性阻尼器只有原来的1/5~1/2,大大节省了粘弹性材料的使用,降低了成本,产生了较大的经济效益。     

非对称结构振动控制系统TLCGD的优化设计

调频气压液柱阻尼器(tuned liquid column gas damper,TLCGD)是一种从调频液柱阻尼器发展而来的新型而有效的结构减震装置。在U/V形阻尼器液柱上加上封闭式气压不仅增加了它的使用范围,使频率扩大到5Hz,并且提高了结构的有效阻尼。由广义Bernoulli方程推导出液体在管道中的运动方程并等价线性化。本文分析了非对称结构平移-扭转耦联振动的动力特性。当结构在地震和强风作用下发生以平移为主的动力反应,该阻尼器的最佳位置使到速度中心的距离最大。通过振型优化,Den Hartog公式得到阻尼器的最优参数(阻尼比和调谐频率比),考虑邻近多个振型的相互影响,状态空间优化使得结果更为合理。用1个3层的偏心结构作为算例,进行优化计算。数值结果表明,这种优化方法得到的参数使得调频气压阻尼器对结构的平动-扭转反应起到较好的减振效果。     

扭转调频气压液柱阻尼器对非对称建筑的振动控制

非对称结构在地震和强风作用下会产生平移-扭转耦联振动,当速度中心位于平面内时,将调频气压液柱阻尼器(tuned liquid column gas damper,TLCGD)的水平管道设计成封闭的区域包含该速度中心,这种新型的阻尼器称为扭转调频气压液柱阻尼器(torsional tuned liquid column gas damper,TTLCGD)。对于控制对称结构纯扭转振动,该装置同样适合。由广义Bernoulli方程推导出管道中的液体在地震作用下的运动方程并等价线性化。通过振型优化Den Hartog公式得到阻尼器的最优参数(阻尼比和调谐频率比),考虑邻近多个振型的相互影响,状态空间优化使得结果更为合理。用1个3层的偏心结构作为算例,进行优化计算。数值结果表明,这种优化方法得到的参数使得扭转调频气压阻尼器对结构的平移-扭转反应起到较好的减振效果。     

不同阻尼矩阵建模对超高层结构地震反应分析的影响

阻尼作为结构动力响应分析中最重要的参数之一,是结构振动中描述能量耗散的指标.针对有限元软件中通用的Rayleigh阻尼模型的比例系数合理取值展开讨论.在线性动力分析中提出一种阻尼比例系数的计算方法,并以振型叠加法所得结果作为精确解,验证该方法的适用性.最后将该方法引入弹塑性地震反应分析.结果证明本文提出的确定阻尼比例系数的计算方法,在线性及非线性动力分析中均具有一定适用性,为建立合理的Rayleigh阻尼矩阵提出一种新思路.     

Semiactive Control of Building Structures with Semiactive Tuned Mass Damper

Abstract:   This study proposed a new semiactive control device for building control. Semiactive tuned mass damper (STMD) combine a tradition tuned mass damper (TMD) and a semiactive damper. The property of semiactive damper can be adjusted online to produce the desired control force. In the present year, many types of semiactive dampers are proposed. In this study, the variable damping device and MR damper are used to illustrate the control effect of STMD. In addition, the control effect of the TMD and active tuned mass damper are also compared. The numerical simulation results show that the STMD can greatly improve the control efficiency of TMD.     

不规则高层隔震结构地震响应的影响分析

以不规则且高宽比达6.1的三维隔震结构为分析模型,隔震层力学特性水平采用Bouc-Wen模型,竖向采用拉压不等双线性模型。根据PGA/PAV(地震加速度峰值比速度峰值),选取了10条地震波,分析了地震波频谱特性及隔震层偏心对不规则大高宽比隔震结构地震响应的影响。分析结果表明:采取隔震措施后,隔震层和结构顶层加速度均可减小69%,结构顶层扭转角减缓达67%;低频长周期地震波作用下隔震结构的地震响应较高频短周期地震波的大,结构响应大致随着PGA/PGV的增大而减小;当隔震后周期达某一程度后,隔震层偏心对上部结构影响不明显,可以适当放宽对支座布置的要求。本文分析结果对高层隔震结构设计具有一定参考价值。     

子结构质量对TMD减震性能影响研究

研究将结构自身一部分质量作为TMD的多重TMD减震体系，通过数值分析，探讨子结构质量对主结构地震响应的影响。由于子结构不仅充当TMD，而且承担结构的其他功能，因此对子结构的地震响应也进行了分析。研究结果表明，增大子结构的质量可以有效的降低主结构的地震响应，子结构的地震响应也随之降低。     

高层建筑结构抗震性能评估方法的研究与改进

为在高层建筑静力弹塑性分析中考虑高阶振型的影响,在模态Pushover分析方法基础上,采用能力谱法替代原有的动力时程分析,在现行规范加速度反应谱基础上计算结构各振型等效单自由度(ESDOF)体系各性能水平的位移反应,然后将其转化为相应多自由度(MDOF)结构的位移反应,并通过振型组合方法(SRSS)求得结构的总位移反应,用其与剪力墙的目标位移进行比较,判断设计结果是否满足性能目标要求。结果表明:该方法较合理地反映了结构在设计地震作用下的位移需求。     

液体粘滞阻尼器和TMD应用于高层结构的抗风效果对比

众所周知,使用TMD对减少结构风振有着很好的效果,但也有很多由频率过于敏感而引起的局限性和负作用.为了研究在高层结构上应用阻尼器或TMD减振究竟孰优孰劣,以及阻尼器能否代替TMD抗风等问题,本文针对某150m高层混凝土结构分别设计了对应的两种主要用于抗风的减振方案,并对相同工况下各自的减振效果加以比较.本文使用以往工程的人工风波进行数值积分,计算表明,一定数量直接安置的阻尼器可以和上百吨重的TMD起到同样的抗风效果,且在高效的套索连接形式帮助下,前者的成本不到后者的二分之一.结果表明,阻尼器在风振和地震工况下均有良好的减振效果,而TMD仅能用于抗风,且TMD会在一定程度上加剧结构的扭转效应.     

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.     

高层建筑斜交网格筒结构抗震概念分析

为了解高层建筑斜交网格筒-核心筒新型结构体系在地震作用下的抗震概念,参照工程实例建立了典型的钢管混凝土斜交网格筒-钢筋混凝土核心筒结构,采用弹塑性动力时程分析方法,基于构件塑性能发展过程明确了体系构件的屈服顺序、探讨了墙肢厚度、斜柱截面、连梁高度等因素对体系构件屈服顺序的影响,总结了内外筒抗震防线的分布特点,分析了体系...