結(jié)構(gòu)風(fēng)振與地震響應(yīng)的TMD控制.pdf

1、調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)是最簡單實(shí)用的結(jié)構(gòu)振動控制部件,安裝靈活方便,應(yīng)用較為廣泛。本文在廣泛研究國內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,針對TMD風(fēng)振地震控制作了下面幾方面的研究： (1)TMD對簡諧激勵(lì)和風(fēng)荷載所致振動的控制效果得到了一致的肯定。本文作者參與了河南藝術(shù)中心標(biāo)志風(fēng)振控制塔懸吊式TMD的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)性能測試、現(xiàn)場調(diào)試安裝及其風(fēng)振控制的線性、非線性分析。所設(shè)計(jì)的TMD利用十字形萬向鉸連接主體結(jié)

2、構(gòu)與剛性吊桿,使該質(zhì)量阻尼器對各個(gè)方向的振動均能起到控制作用；而且避免了質(zhì)量塊的扭轉(zhuǎn)和抖動；所設(shè)計(jì)TMD采用十字軸軸承部位安裝摩擦阻尼片的方法提供阻尼力。新的阻尼裝置價(jià)格低廉、安裝和維護(hù)都很方便。實(shí)驗(yàn)室性能測試表明,TMD裝置加工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求,動力參數(shù)和可調(diào)范圍也滿足使用要求,測試合格。采用更為準(zhǔn)確的TMD非線性模型進(jìn)行的分析結(jié)果還表明,在選定控制目標(biāo)荷載的情況下,可以選出最優(yōu)的摩擦力,而如此選出的摩擦力在較大范圍的荷載作用下,所設(shè)

3、計(jì)TMD的控制效果都很不錯(cuò)。 (2)常摩擦TMD理論和實(shí)驗(yàn)研究。簡諧激勵(lì)的研究表明,常摩擦TMD增加摩擦力可以有效降低頻響曲線峰值,但隨著摩擦力增加,摩擦TMD不能完全啟動的區(qū)域也在增加。風(fēng)振地震控制分析表明,在同樣的地震波幅值,同樣的摩擦力下,不同結(jié)構(gòu)的控制效果是不一樣的。 (3)為了解決常摩擦TMD控制效果隨激勵(lì)荷載大小變化而變化的缺點(diǎn),本文提出了兩種被動變摩擦阻尼裝置用于TMD,通過改變摩擦面的正壓力和改變摩擦面的

4、等效摩擦系數(shù)兩種方法實(shí)現(xiàn)摩擦力隨位移增大而增大。理論和試驗(yàn)研究結(jié)果都表明變摩擦TMD與經(jīng)典TMD的類似,它的控制效果不會隨著荷載大小的變化有明顯的變化,原因在于變摩擦的摩擦力隨位移增大是增大的。 (4)TMD的地震控制效果研究。TMD的參數(shù)優(yōu)化方法有很多,它們對TMD地震控制效果的影響還沒有充分的研究。本文分析比較了現(xiàn)有TMD最優(yōu)參數(shù)確定方法用于地震控制時(shí)的效果；從反應(yīng)譜的概念出發(fā),研究了單自由度結(jié)構(gòu)的TMD地震控制效果；以河南

5、藝術(shù)中心標(biāo)志塔為原型,研究了TMD、MTMD用于多自由度結(jié)構(gòu)地震控制的效果。 (5)地震是典型的沖擊載荷,通常在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到峰值,而這么短的時(shí)間內(nèi)TMD常常還沒來得及達(dá)到需要的速度和位移,導(dǎo)致TMD的減震效果十分有限。本文提出了一種可以加速TMD啟動和調(diào)整TMD和主結(jié)構(gòu)運(yùn)動相位關(guān)系的調(diào)速型TMD。針對提出的調(diào)速TMD原理,編制了相應(yīng)程序,進(jìn)行了控制效果分析,并和現(xiàn)有被動TMD、MTMD以及AMD控制效果進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示了