結構風振與地震響應的TMD控制.pdf

1、調諧質量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)是最簡單實用的結構振動控制部件,安裝靈活方便,應用較為廣泛。本文在廣泛研究國內外研究成果的基礎上,針對TMD風振地震控制作了下面幾方面的研究： (1)TMD對簡諧激勵和風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中心標志風振控制塔懸吊式TMD的結構設計、試驗性能測試、現(xiàn)場調試安裝及其風振控制的線性、非線性分析。所設計的TMD利用十字形萬向鉸連接主體結

2、構與剛性吊桿,使該質量阻尼器對各個方向的振動均能起到控制作用；而且避免了質量塊的扭轉和抖動；所設計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。新的阻尼裝置價格低廉、安裝和維護都很方便。實驗室性能測試表明,TMD裝置加工質量滿足設計要求,動力參數(shù)和可調范圍也滿足使用要求,測試合格。采用更為準確的TMD非線性模型進行的分析結果還表明,在選定控制目標荷載的情況下,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

3、計TMD的控制效果都很不錯。 (2)常摩擦TMD理論和實驗研究。簡諧激勵的研究表明,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,不同結構的控制效果是不一樣的。 (3)為了解決常摩擦TMD控制效果隨激勵荷載大小變化而變化的缺點,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)兩種方法實現(xiàn)摩擦力隨位移增大而增大。理論和試驗研究結果都表明變摩擦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的效果；從反應譜的概念出發(fā),研究了單自由度結構的TMD地震控制效果；以河南

5、藝術中心標志塔為原型,研究了TMD、MTMD用于多自由度結構地震控制的效果。 (5)地震是典型的沖擊載荷,通常在很短的時間內達到峰值,而這么短的時間內TMD常常還沒來得及達到需要的速度和位移,導致TMD的減震效果十分有限。本文提出了一種可以加速TMD啟動和調整TMD和主結構運動相位關系的調速型TMD。針對提出的調速TMD原理,編制了相應程序,進行了控制效果分析,并和現(xiàn)有被動TMD、MTMD以及AMD控制效果進行了比較。結果顯示了