柱面网壳结构MTMD风振控制研究

采用频域分析方法对柱面网壳进行风振响应计算及多重调谐质量阻尼器(MTMD)减振研究,先分析无MTMD下结构动力响应用以确定MTMD的安装位置与相应控制模态,再分析安装MTMD后结构在风荷载作用下的动力响应。计算结果表明,MTMD能够有效降低结构位移响应均方根值;在一定质量比范围内,MTMD总质量比越大,减振效果越好,不同MTMD质量比存在相应最优阻尼比,质量比越大,最优阻尼比越大,且最优阻尼比值与理论值有一定差别。对于模态密集分布的大跨网壳结构应通过计算确定MTMD参数。     

带有液体粘滞阻尼器的超高层建筑抗风设计及风振响应分析

超高层建筑遮挡物较少,在风荷载作用下,结构顶部强烈的风振加速度会引起人的不适。通过在超高层结构合理布置液体粘滞阻尼器增加结构阻尼比,从而有效控制结构风振响应,达到减振目的。以珠海某超高层工程实例为背景,采用风洞试验计算脉动风荷载时程,在最不利风向角风荷载时程作用下,对比分析了阻尼器不同楼层布置位置、不同平面布置位置、不同阻尼弹簧刚度及不同阻尼参数下的减振效果,选出最合理阻尼器布置方式,结构顶层风振加速度得到有效控制,减振效果明显。     

大跨双向悬索结构屋盖MTMD减振控制分析

针对大跨双向悬索结构的振动控制问题,基于多重调谐质量阻尼器(MTMD)减振控制原理,以结构模态阻尼比为参考指标,提出MTMD减振设计方法.进而以某大跨双向悬索结构为背景,提出MTMD减振设计方案,针对两阶主要竖向振动模态分别设计两套MTMD子系统,通过调整MTMD频率带宽与TMD阻尼比,在显著提升结构模态阻尼比的同时使...     

高层建筑结构的风振阻尼控制分析与设计方法

本文首先分析了阻尼比对结构风振反应的控制效果,重点讨论了阻尼比对风振脉动增大系数的减小效果和具体计算方法,给出了便于工程实际应用的阻尼比.其次,分析了结构耗能减振系统的附加阻尼特性,同时说明了本文提出的方法可以方便地用于大型结构的风振阻尼控制分析和设计。     

高层建筑结构的风振阻尼控制分析与设计方法

本文首先分析了阻尼比对结构风振反应的控制效果,重点讨论了阻尼比对风振脉动增大系数的减小效果和具体计算方法,给出了便于工程实际应用的阻尼比为10%～30%的风振脉动增大系数随基本风压和结构基本周期变化的计算图表。结果表明,结构阻尼比增大,风振脉动增大系数明显减小。其次,分析了结构耗能减振系统的附加阻尼特性,给出了调频质量阻尼器(TMD)、调频液体阻尼器(TLD)和速度线性相关型耗能器附加给结构阻尼比的实用计算公式。最后给出了100层钢结构分别设置TMD和线性粘滞阻尼器的风振控制分析和设计实例。实例结果表明,两种被动阻尼控制系统对结构最大位移和最大加速度控制效果相同,可以达到40%～55%,同时说明了本文提出的方法可以方便地用于大型结构的风振阻尼控制分析和设计。     

输电塔风振响应研究

本文基于Matlab采用Davenport风速谱对大气边界层的脉动风速进行了模拟,并通过一具体的工程实例,采用Ansys分析研究了不同风场湍流度和结构阻尼比对输电铁塔风振响应的影响,同时计算了结构的风振系数。计算结果表明,风场湍流度和结构阻尼比对输电塔的风振响应有不同程度的影响,计算时应考虑两者的综合效应;按我国规范计算的结构风振系数小于美日规范。     

基于风洞试验的变阻尼质量调谐阻尼器景观塔的减振分析

基于风洞试验得到的各结构层风荷载时程，采用ABAQUS软件对景观塔无控结构和有控结构进行10,50,100 a重现期风作用下的风振响应分析，得到了质量调谐阻尼器(TMD)在不同重现期风荷载作用下的减振效果。计算结果表明：两级变阻尼TMD能有效减小风荷载作用下结构的响应，减振效率随着楼层的增高而增大；风荷载作用下TMD均未超出最大行程，10 a重现期风作用下处于一级阻尼；50、100 a重现期风作用下二级阻尼发挥作用；设置TMD能有效提高结构舒适度，TMD对加速度控制的效率高于位移控制；TMD作为一种有效的减振控制装置，适用于有限位需求的高耸结构风振设计。     

圆柱面巨型网格结构风振响应及参数分析

采用时程分析法对圆柱面巨型网格结构的风振响应特性进行了研究,然后对结构的风振性能进行了系统的参数分析,了解了几何、结构、阻尼比、气动等参数变化对结构风振响应规律的影响。最后对结构风振系数进行了讨论,给出了可供该类结构抗风设计参考的风振系数建议值。     

深圳京基金融中心横风向风振控制试验研究

在边界层风洞试验中应用气弹模型技术对深圳京基金融中心（KFT）进行风振控制试验,通过在KFT顶层设计安装悬臂式调谐质量阻尼器(TMD)对结构横风向风振响应进行控制,研究了不同TMD参数对控制效果的影响,并将试验结果和基于刚性模型的高频压力积分(HFPI)计算结果进行比较。结果表明：使用TMD能有效抑制KFT的风致振动响应,当TMD频率接近结构1阶自振频率时,减振效果最佳,且由于结构阻尼的存在,最佳TMD频率略小于结构自振频率;TMD阻尼比为3.86%和1.67%时,结构顶层加速度响应分别减小20%和15%,而TMD阻尼比不大于0.07%时则可能对结构风致振动响应的控制不起作用。     

大跨单层球面网壳的风振系数及其参数分析

本文针对某工程的单层网壳结构方案,采用其风洞试验数据,通过有限元方法在时域内进行三维风振分析,获得了钢网壳24个风向角下的竖向风振系数值,并通过对试验数据和计算结果的分析,确定了风荷载的不利风向角。同时考虑到钢网壳在风荷载作用下,不仅产生竖向风振,并且存在水平向风振,计算了不利风向角下的顺风向和横风向风振系数。进一步进行了该网壳结构在各种参数工况下风振系数的参数影响分析。结果表明:风振系数随风向角变化敏感,在抗风设计时应该考虑到这一规律;斜杆的使用大大减小了单层球面网壳的风振系数值;边界约束条件对风振系数的影响不大;结构阻尼比对竖向风振影响比水平风振响应更明显,阻尼比增大,风振系数有一定程度的减小。这些结论可为单层网壳结构抗风设计、防灾分析提供借鉴。     

双钢管塔顺风向风振反应的TMD控制研究

研究分析了利用悬吊式TMD对某双钢管圆锥塔结构的顺风向脉动风振响应控制。建立了较精确的三维有限元模型,根据已有理论仿真得到其脉动风荷载时程,利用有限元方法在时域内对该塔的风振控制进行了动力反应计算。分析了TMD参数对高耸结构控制效果的影响,并与频域分析的结论进行了比较。通过合理选择TMD参数,有效地抑制了该塔的顶点位移反应。     

某超高层TMD风振控制设计及时程分析验证

某540 m超高层建筑由于风荷载作用下的顶点加速度超过规范限值,采取TMD振动控制措施,以满足舒适度的要求,其作用可转化为等效阻尼比,易于与现行规范联系起来应用于结构设计。首先,采用FORTRAN语言编制了基于PKPM的风振控制计算程序WINDTMD,通过自动分析结构受控后的等效阻尼比、楼层加速度、剪力及倾覆力矩等参数,可以快速地进行TMD的参数优化设计与控制效果评估,从而提高其实际设计工作效率。其次,给出了超高层建筑结构TMD风振控制设计流程,采用WINDTMD计算程序,对该超高层建筑设置TMD前、后的风振响应进行了比较分析,结果表明:采用本文流程设计的TMD可以有效地控制结构舒适度,满足规范限值要求。最后,给出了脉动风荷载时程的数值模拟方法,并通过结构在脉动风荷载作用下的时程分析验证了本方法的有效性。     

考虑塔-线耦合作用的输电塔体系风振系数研究

考虑塔-线耦合作用的体系风振响应以及对应情况下的输电塔等效风荷载的风振系数取值是输电塔抗风设计的基础,结合某220kV输电线路一塔两线实例,通过气弹性风洞试验和有限元数值模拟的方式,研究输电塔在考虑导、地线耦合作用下的风振响应规律,计算其对应的输电塔等效风荷载的风振系数,并与我国现行规范中的相关取值进行对比,结果表明:横担和输电线的存在使得塔身中上部的风振系数明显增大,在进行输电塔设计时需考虑其影响;建议采用《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)和《高耸结构设计规范》(GB50135—2006)来计算风振系数时,对横担位置进行修正或单独考虑,而《架空输电线路荷载规范》(DLT5551—2018)更适用于输电塔类结构的风振系数的计算。     

考虑SSI效应的特高压输电塔风振响应分析

在地震作用下考虑土-结相互作用(SSI)效应对输电塔结构影响的研究已经比较成熟,而在风荷载作用下考虑SSI效应对输电塔结构影响的研究还相对较少。以一座特高压直流线路直线塔为例,建立了输电塔-基础-地基的完整数值模型,分析了风荷载作用下不同阻尼比和刚度的地基土对上部输电塔结构响应的影响。结果表明,地基土阻尼比较小时,考虑SSI效应后上部结构的响应增大;地基土阻尼比越大,上部结构加速度风振响应越小,而上部结构位移响应基本没有变化;地基土刚度越小,上部结构的加速度和位移响应越大。总体来说,SSI效应对输电塔结构不利。     

景观塔两级变阻尼电涡流TMD减振分析与试验研究

对景观塔的结构选型与减震方案比选进行了阐述,研发了一体化两级变阻尼电涡流调谐质量阻尼器,模拟了脉动风和横风共振时风速时程,对有控和无控结构进行了脉动风与横风共振作用下风振响应分析,得到了调谐质量阻尼器(TMD)在10,50,100年脉动风与横风共振作用下的减振效果.进行了振动台试验,验证了结构选型的合理性.结果表明:景观塔结构能有效抵御脉动风,但10年脉动风与横风共振作用下,结构顶层不满足舒适度要求;两级变阻尼电涡流调谐质量阻尼器能有效控制脉动风和横风共振作用下的结构响应,减振效果随楼层的增高而增大.设置TMD后,10年脉动风和横风共振作用下,顶层位移分别减小34.3％,82.5％,顶点加速度分别减小42.9％,80.8％;50年脉动风作用下,楼层位移和顶层加速度最大分别减小43.04％,32.44％;100年脉动风作用下,楼层位移和顶层加速度最大分别减小32.23％,23.23％.航管塔、气象塔等要求高的高耸结构,适合用TMD的减振措施.高宽比大的高耸结构采用TMD减振满足舒适度要求时,结构选型应优先选择第一振型参与系数高的结构体系.     

基于风洞试验的苏通大跨越输电塔风振系数研究

苏通大跨越输电塔的结构形式有别于普通的钢结构杆塔,其塔身下部结构采用钢管混凝土、上部结构采用钢管,质量突变大,主要受风荷载控制,并且塔高超出GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的梯度风高度限制。为此,采用气动弹性模型和刚性模型的边界层风洞试验确定苏通大跨越输电塔的风致响应和气动力,基于试验数据计算不同风向角下的惯性力风振系数、位移风振系数和有效荷载风振系数,并进行对比。并通过有限元分析梯度风高度对惯性力风振系数的影响,同时将有限元分析得到的风振系数分布和加权值与DL/T 5154的风振系数规定作比较。结果表明：上述3种风振系数分布规律并不相同,由其分别确定的等效位移接近于试验值;考虑梯度风高度后,风振系数变小,分布形状影响小;苏通大跨越输电塔的惯性力风振系数加权值小于1.6,且风振系数由下到上不是单调增大。     

MR阻尼器在空间网壳结构风振抑制中的控制策略影响规律研究

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置,它以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的。本文研究了控制策略对空间网壳结构的抗风减振效果的影响。研究表明,不同控制策略导致不同的减振效果。Passive-off控制策略的风振抑制效果较差,Passive-on控制策略对控制结构位移响应效果较好,但对控制速度和加速度效果不佳。半主动控制策略对控制结构的位移、速度和加速度响应均较理想。     

人群激励下梁式人行桥振动控制和MTMD优化设计

通过对人群荷载的频谱分析,说明当人行桥的自振频率位于人群的激振频率范围内时,人行桥将产生共振。因而,对于此类人行桥,需要安装调谐质量阻尼器(TMD)对其进行减振控制。通过人群荷载功率谱密度分布求得人行桥的均方根加速度,然后将其作为目标函数提出了多重调谐质量阻尼器(MTMD)阻尼比和频率比任意分布的优化表达式,并采用遗传算法求解该问题。人群激励下人行桥的振动分析表明,人-桥共振时采用MTMD将比单个TMD具有更高的减振效率,通过保持MTMD中心频率不变而适当等比例扩大最优频率比可以有效提高人-桥-MTMD系统减振效率的鲁棒性。计算同时表明,MTMD的相对运动位移较小,完全可以满足人行桥对安装空间的要求。     

基于粘滞阻尼器的某超高层结构风振控制研究

以某全钢的钢结构超高层建筑为背景,研究了结构在风荷载作用下,采用粘滞阻尼器进行结构风振控制后结构舒适度的减振效果。首先利用MIDAS软件建立了该结构的有限元模型,并基于风洞试验验证了结构模型的正确性和有效性,采用粘滞阻尼器对结构进行了减振控制分析。计算结果表明,结构在最不利风向角风荷载时程作用下舒适度控制层的峰值加速度、均方根加速度得到有效控制,减振效果明显。     

钢结构高层住宅的风振模型与风振特性研究

为探讨高层钢结构风振计算模型的合理性和风振响应特性,对某钢结构高层住宅进行了风洞试验,得到了建筑表面的风荷载时程;建立面向风振分析的弹性楼板精细模型、刚性楼板精细模型和简化层刚片模型,将测得的风荷载时程分别施加于三种模型,按随机振动理论计算得到了各模型在不同风向角下的顺风向、横风向和扭转向风振响应统计值,并与相关规范方法结果进行比较。结果显示:结构的峰值位移响应虽由顺风向控制,但加速度响应由横风向控制,扭转向加速度接近于顺风向;基于刚性楼板假定的风振分析所带来的偏差并不大,但采用简化层刚片模型及规范方法求得的扭转向位移可能偏不安全。