高层框架结构地震反应TMD控制研究

对顶部设有水箱的高层建筑的结构地震响应的减震方法及其可行性进行了探讨.在常规动力分析的基础上,将顶层水箱作为TMD子结构系统,以最大绝对位移及层间位移为主要控制值,研究了改变TMD系统参数对框架系统的地震响应的影响.研究结果表明,合理配置TMD系统对减小结构地震反应是可行的,在土木工程中具有广泛应用前景.     

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。     

简谐激励下非线性黏滞阻尼调频质量阻尼器减振结构的稳态响应分析

对非线性黏滞阻尼在调频质量阻尼器(TMD)中的应用进行了研究。基于慢变参数法推导简谐激励下采用非线性黏滞阻尼调频质量阻尼器减振结构位移的稳态响应解析解,进而研究其优化参数求解公式。以主结构位移动力放大系数为目标,对线性和非线性黏滞阻尼TMD的减振效果进行了对比分析,结果表明:非线性黏滞阻尼TMD的减振效果要优于线性的,其最优阻尼比受到激励幅值的影响。     

某大跨度结构楼盖振动舒适度分析与控制

为分析与控制某大跨度结构楼盖振动舒适度,以某项目为案例,采用Midas/gen软件进行了有控结构(TMD)和无控结构的舒适度分析,并针对有控结构进行敏感参数分析。分析结果表明:该结构楼盖竖向刚度较小,人行激励下,楼板加速度响应较大,采用TMD减振技术后,楼板加速度响应得到有效降低,减振率最高达70.5%,平均减振率约为54.12%;结构频率的一半或者三分之一可能引起结构的多阶共振,分析设计时应进行重点关注;TMD的分散或集中布置对减振率的影响较小,为方便起吊和安装建议,适当分散布置。TMD频率与楼面竖向振动频率误差越大,相对减振率越小,为确保TMD充分发挥作用,建议TMD生产前应进行结构频率测试,结合测试结果进行TMD的设计和生产。     

人行桥调谐质量阻尼器设计

通过对某人行桥其人致振动响应最大加速度进行分析,进而针对结构第1阶模态进行TMD减振设计,对比分析了人行桥在相同人行荷载作用下安装TMD系统前后的振动响应,验证了TMD减振系统在人行桥结构上良好的减振作用。在此基础上,进行了被控结构-STMD系统鲁棒性分析。研究结果显示,由于人行桥结构的动力反应主要由第1阶模态控制,而且基本不存在重频率或者频率接近的情况,使用STMD即可达到较好的减振效果;质量比越大,鲁棒性越好,但一味增大质量比将降低效率和经济性。     

某大跨度登机桥人致振动减振研究

针对某钢结构登机桥的人致振动减振控制,采用结构减振控制理论,选取调频质量阻尼器(TMD)对结构进行人群荷载作用下的振动控制与舒适度设计。采用有限元分析软件MIDAS/Gen建立结构三维分析模型,对多种人群荷载工况输入下减振前后楼盖结构的动力响应进行时程分析;对大跨度楼盖动力特性与安装TMD前后的人群荷载下最大加速度响应进行现场振动测试,对减振前后结构的实测加速度响应进行对比分析。结果表明,采用TMD减振方案并根据实测结构动力特性调整其刚度可以使结构满足人群荷载作用下的舒适度要求,TMD起到了良好的减振效果。     

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。     

TMD对某大跨度拱桥横桥向振动的影响分析

为了研究调谐质量阻尼器(TMD)对大跨度拱桥地震响应的控制效果,以某拱桥为例,基于MIDAS/Civil有限元软件建立设置TMD的结构有限元模型,研究了TMD系统的最优参数的取值,并对比分析了设置所求参数的TMD前后该拱桥拱圈顶部横桥向在安评地震波作用下的位移反应,结果表明该TMD系统的减振率到达了25.5%,控制效果十分明显。     

塔架TMD强台风保护系统设计及减振效果分析

本文针对强台风登陆频繁区域的某塔架结构,根据保护要求利用其消防水箱设计了TMD强台风保护系统,给出了设计参数,并在不同风速下,计算分析了TMD台风保护系统的减振效果,计算分析结果表明,TMD对加速度响应的控制效果约30%～50%,对位移响应的控制效果为16%-35%,减振效果理想,对塔架在台风作用下可起到较好的保护效果。     

TMD结构基于Davenport谱的随机风振响应的虚拟激励法

质量调制阻尼器(TMD)具有良好的抗风减振性能,本文研究了设置TMD的建筑结构基于Davenport风速谱下的风振系列响应的简明显示解.本文运用复模态法将考虑多振型的TMD结构系统解耦为一阶广义复模态的线性组合并获得了结构层绝对位移和层间位移的显示频域解;然后利用虚拟激励法获得了TMD结构系列响应绝对位移的功率谱的简明形式;最后,根据谱矩定义,获得了TMD结构风振系列响应方差和0-2阶谱矩及绝对加速度方差的数值解.算例验证了本文方法的正确性和分析精度的影响因素.     

大跨越输电塔风致振动TMD控制参数研究

以某输电塔为例选取了调谐质量阻尼器(TMD)为减振装置进行参数分析,研究了质量比、频率比和阻尼比三个参数对减振效果的影响。结果表明塔顶位移、加速度减振率与TMD的模态质量比呈现正相关关系;当质量比一定时,塔顶位移、加速度减振率均对频率比较为敏感,频率比在1.00附近时减振率达到最大;减振效果对阻尼比的敏感性较低。     

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。     

大跨度桁架景观桥振动分析与减振设计

本文以某城市桁架桥主体结构为背景,通过设计TMD减振方案,使桥梁的振动满足相关规范设计要求。全文在桁架有限元模态计算结果基础上,加载调谐质量阻尼器(TMD)装置,并计算行人荷栽作用下结构的动力时程响应,最后对安装TMD装置的桥梁进行现场振动测试,通过对比减振前后桥梁的加速度响应结果,显示本工程安装TMD装置后桥梁的阻尼比提高10倍左右,振动峰值减小60%左右。证明采用TMD减振技术可以使桥梁满足人群激励下的舒适度要求,起到良好的减振效果。     

钢结构大跨度楼盖减振控制及现场测试

通过对沈阳站站房大跨度楼盖的人致振动响应分析,引入遗传算法并以减振率为目标函数,对"人-结构"耦合系统的TMD数量进行优化设计,以寻求大跨楼盖的减振控制方法。对安装TMD的大跨楼盖进行跟踪测试,分别进行减振前的动力特性测试、减振装置安装前后人群步行荷载激励下的振动响应测试。测试结果表明:大跨楼盖经TMD优化设计后具有良好的减振效果,验证了减振控制方法的正确性和合理性。     

电涡流TMD在某连桥减振中的应用研究

钢结构连桥在人行荷载作用下可能会产生较大的振动。这不但会造成行人的舒适度问题,过大的振动还可能引起结构的破坏。TMD常被用于连桥的竖向振动控制中。电涡流TMD利用电涡流阻尼机制代替传统的油阻尼器,能够提高TMD振动控制的鲁棒性,延长TMD的使用寿命。本文采用电涡流TMD对某钢结构连桥进行人致振动响应分析,对比其在相同人行荷载作用下,加设电涡流TMD前后的振动响应,并介绍了电涡流阻尼的设计步骤。结果表明,加设电涡流TMD后,连桥的加速度响应明显减小,能够满足规范的舒适度要求。该连桥结构电涡流TMD减振系统的分析与设计可为类似工程的减振设计提供参考。     

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.     

大跨度结构楼盖振动舒适度的分析及过载应对

以某大跨度结构为工程背景,利用Midas/Gen软件,在FEM建模分析和现场测试结果基础上,对其楼盖进行了不同工况下的振动舒适度分析。结果表明,该大跨度楼盖在人群荷载激励下,加速度响应较大,超过规范限值。在采用调谐质量阻尼器(TMD)减振技术后,楼盖减振效果明显,平均减振率为48.7%,最大的减振率为61.78%;采用TMD后,相应梁受到的应力有所增加,但仍有较大的安全储备。     

应用固定质量阻尼器的风机塔架风致振动控制研究

设置振动控制装置对风电机组塔架进行振动控制,能有效降低风塔的动力响应。目前在风电机组塔架中应用最为广泛的调谐质量阻尼器(TMD,tuned mass damper)存在着质量单元安装空间受到限制,且会增加塔体负担等问题。本文提出了用于塔架减振的固定质量阻尼器(FMD,fixed mass damper),它通过改变塔架与上部结构的连接方式,在机舱与塔架中间设置弹簧和阻尼单元,利用机舱、叶片等上部结构作为质量单元去减小塔架的振动。本文以某2MW风力发电机组塔架为例,建立FMD-塔架结构模型,并对其进行风载流固耦合动力响应分析。结果表明,塔架装设FMD耗能减振装置后,额定风况下塔架位移减小32%,同时加速度减小26.6%。由分析可知FMD-塔架结构较无控风机结构风载下动力响应减小明显且避免了传统TMD耗能减振装置安装不易、附加质量负担等问题,故FMD耗能减振装置可在风电机组中得到有效应用。     

TMD减振系统在楼盖结构中的应用

简要介绍了TMD减振系统的减震机理及在实际楼盖结构中的应用。楼盖结构在超过一定跨度以后,当第一阶频率接近人行走的频率时,容易产生共振,引起过大的振动容易使行人产生对于振动的不舒适感,因此需要采取有效的振动措施来控制较轻柔楼盖系统的振动强度。以某实际工程为研究对象,通过设置TMD减振系统,并对比分析楼盖结构在不同工况人行荷载作用下安装TMD系统前后的振动响应,验证了TMD减振系统应用在楼盖结构上有良好的减振效果,加设TMD减振系统后能满足人对于振动舒适度的要求。楼盖结构TMD减振系统的应用可为类似工程的减振设计提供参考。     

大跨网架结构风振响应及阻尼减振分析

设计制作了带挑檐大跨度平屋盖刚性结构模型,对其进行风洞试验,得到不同模型屋盖表面测点的平均风压与脉动风压系数,利用本征正交分解(POD)法计算节点处的风压系数,采用有限元分析软件ANSYS对原型屋盖网架结构进行风振响应以及减振分析。结果表明:挑檐部分由于上下表面风压叠加作用,负风压较大;在挑檐角部设置黏弹性阻尼器,对挑檐风振响应控制效果显著;存在一定程度既有锈蚀的网架结构,设置黏弹性阻尼器对风致响应减振效果明显,风致响应随锈蚀深度增加而增大,锈蚀深度小于1 mm时,位移响应均方根值减振系数达到10. 3%～21. 0%,加速度响应峰值减振系数达到26. 3%～39. 6%。