单摆式TMD简介及其减振性能分析

调谐质量阻尼器(简称TMD)是最早的一种结构振动控制装置,对于控制结构的风振反应具有非常明显的效果。文章主要介绍其中的一种TMD装置-单摆式TMD,并尝试将单摆式TMD应用于风力发电塔。利用单摆式TMD的减振消能作用,减小风力发电塔因风力作用产生的振动,从而减小振动引起的发电机故障和风力发电塔损坏。     

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。     

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。     

某标志塔MR-TMD减振系统风振控制分析

对某标志塔进行了动力特性分析,应用半主动质量驱动器(MR-TMD)系统,采用Matlab软件编制了半主动减振控制分析程序,分析比较了在模拟脉动风荷载作用下无控、被动TMD和MR-TMD控制下塔的响应,仿真结果表明,MR-TMD作为一种半主动质量驱动器能有效降低标志塔的风振反应。     

新型围护墙MTMD减震结构减震性能试验研究

为研究新型围护墙MTMD减震结构的振动控制方式及减震性能,在不同的围护墙TMD布置方式条件下,采用不同连接刚度的阻尼器,依次输入加速度峰值递增的El Centro波,进行1/3比例模型结构的振动台试验,并进行结构振动特性试验,将测试结果与普通抗震结构的结果进行对比。振动台试验结果表明,在不同减震工况条件下,结构的加速度及位移最大减震率较为接近,约为30%,结构顶层的减震率最大;振动测试结果表明,减震结构的振动特性主要由第1阶平动振型决定。因此,当围护墙TMD数量不多、结构层数较少时,不同的TMD布置方案下,结构的减震率变化不显著,围护墙MTMD减震结构的受控振型为第1阶振型。     

新型悬吊式TMD及其在某标志塔风振控制中的应用

为了控制河南艺术中心标志塔的风致振动,提出了一种采用十字形万向铰轴实现多向振动控制、采用摩擦阻尼片提供附加阻尼、采用放射型弹簧提供附加刚度的新型悬吊式TMD。根据标志塔结构的动力特性,设计加工了足尺TMD,通过实验室试验对其动力性能进行了测试,并将该TMD安装在实际结构上,依据实测频率和阻尼对其参数进行了现场调整。研究表明,该TMD装置具有构造简单,稳定性和持久性好等优点。     

TMD控制优化设计及振动台试验研究

以Kanai-Tajimi谱作为理论分析和振动台试验的地震激励模型,在运用复模态法获得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上,对TMD结构参数的优化取值问题进行系统的理论与试验研究,运用常规的和基于动力可靠性约束的两种优化设计方法,得出TMD结构的优化参数取值,并通过一个三层2m×2m×6m的大尺度TMD减震结构模型的振动台试验,检验优化设计方法的有效性,该方法可用于基础隔震结构、带TLD减震结构以及带TMD、TLD抗风结构的优化设计。     

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。     

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。     

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.     

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。     

Shaking table test and numerical simulation on vibration control effects of TMD with different mass ratios on a super high‐rise structure

In this paper, the influence of mass ratio on the vibration control effects of tuned mass damper (TMD) on a super high‐rise building has been investigated. A 1/45 scaled model of a super high‐rise building was constructed, and the TMD with the mass ratio of 0.01, 0.02, and 0.03, respectively, was suspended on the top. Shaking table test and the corresponding numerical simulation were carried out to make a further understanding of the damping mechanism. The structural performance with or without TMD was comparatively studied. The results show that larger mass ratio can improve the control effects under frequent earthquake, but the control effects increase little with the increase of mass ratio under rare earthquake due to structural damages, accompanied by stiffness degradation and nonlinear behavior of the main structure. In addition, some suggestions on the mass ratio selection are also proposed to generalize its applications.     

新型调谐质量阻尼器(TMD)的实用性与可行性研究

基于调谐质量阻尼器（ＴＭＤ）的原理，进行了一种新型减震结构系统的试验研究。这种结构的主结构与顶层楼体间通过叠层橡胶支座连接，形成一个大型的悬浮顶层ＴＭＤ系统。研究表明：对吸震体进行适当的参数选择，这种新型的减震结构系统在不同地震波作用下，主结构顶层加速度响应减少１／４以上。该体系减震效果好、工艺简捷，对于工程抗震有较好的实用价值。     

Experimental verification on nonlinear dynamic characteristic of a tuned liquid column damper subjected to various excitation amplitudes

In this study, nonlinear dynamic characteristics of a tuned liquid column damper (TLCD) varying with the amplitude of excitation input are investigated through shaking table tests and numerical model of a TLCD. The tuned mass damper (TMD) analogy of a TLCD is used to simplify the formulation, in which it involves equivalent viscous damping of the inherent nonlinear damping term of a TLCD. The equivalent TMD model of a TLCD shows that the dynamic behaviour of a TLCD is affected by the natural frequency, damping ratio and ratio of total liquid mass to the mass in horizontal column of a TLCD. Shaking table test is performed to obtain experimental transfer functions that describe the dynamic behaviour of a TLCD specimen subjected to a harmonic loading with various excitation amplitudes. Transfer functions for various excitation amplitudes are measured from shaking table acceleration to both the liquid displacement within a TLCD container and the control force produced by a TLCD specimen. In addition, the dissipation energy due to the inherent damping of a TLCD is measured from the shaking table test varying with excitation amplitude. The variation of design parameters of a TLCD according to the excitation amplitude is investigated by comparing the transfer functions obtained from the shaking table test to those derived from the TMD analogy of a TLCD. These results showed that both the natural frequency and the mass ratio of a TLCD are independent on the variation of excitation amplitude, while the damping ratio of a TLCD increases with larger excitation amplitude. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。     

TMD-高层钢结构系统按规范抗风设计方法

研究了TMD -高层钢结构系统的风振舒适度控制设计方法。导出了受控结构的风振加速度设计计算公式。给出了受控结构脉动增大系数设计表格和控制设计步骤。算例表明 ,TMD对结构风振加速度的控制是十分有效的。     

MTMD应用于海洋平台结构的参数优化研究

针对调谐质量阻尼器（TMD）只对某个频率控制有效果,并且TMD质量和体积较大,不适合应用于处在复杂海洋环境中海洋平台结构的问题,在对TMD应用于海洋平台的减震进行充分研究之后,提出了在海洋平台结构上采用多个调谐质量阻尼器（MTMD）进行减震控制,分析MTMD对海洋平台结构的振动控制效果。以JZ20 2海洋平台为研究对象,采用并联的形式将多个不同的TMD与海洋平台结构相连,通过输入3种地震波,观察施加不同MTMD的海洋平台体系的位移及加速度反应,并对MTMD系统的基本特性进行研究。结果表明:TMD的质量对海洋平台减振效果有着较大影响,在已知质量系数的前提下,MTMD的阻尼系数和TMD的个数对控制结构的振动起着重要影响,而且这些参数存在优化问题。     

围护墙多功能减震结构振动台试验研究

为研究围护墙多功能减震结构的减震特性和减震效果,按1∶3缩比制作围护墙钢框架减震结构模型和非减震结构模型,并进行模拟地震振动台试验,研究不同工况下的模型结构动力特性及随着输入不同加速度峰值的El Centro地震波激励下的加速度反应和位移反应。结果表明:结构的自振频率和振型控制与调谐质量阻尼器的个数有关,减震结构对于控制结构的加速度和位移响应非常有效,顶层的减震幅度最大,并在地震波为4 m/s2时,减震效果最佳。通过减震指标动力放大系数和减震率共同评价减震结构对加速度反应和位移反应的控制,说明减震结构对位移的控制效果更优。