模块化建筑阵列多调谐质量阻尼系统的实现与减震研究

基于建筑模块化和悬挂楼板减震的原理提出了悬挂楼板模块体系(modularized suspended floors system,MSFS)。利用楼板作为质量块,组成分布阵列式多调谐质量阻尼器(distributed array multiple tuned mass dampers,d-array-MTMDs)系统。通过输入32条远场和近场地震动记录进行时程分析,对平均调谐频率比η、调谐频带宽度系数β、调谐阻尼比ζ_(T)、TMD数量n以及主结构层数N,共5个参数展开研究。结果表明:d-array-MTMDs的减震效果优于普通MTMDs系统;ζ_(T)对系统减震性能影响较小,当η为0.7~1.0、β为2.0时,系统具有更好的减震效果;当n大于某阈值时,系统的减震效果趋于稳定,阈值与η线性正相关,与ζ_(T)非线性负相关。随着模块建筑层数的增加,系统也能维持较好的减震效果。

分布振子复合板的模态阻尼及多点激励下阻尼减振相关性

分布阻尼振子可拓宽结构减振频带,因此可将振子分布于板中以形成复合板(简称“分布振子复合板”),进而实现较宽的减振频带.对于多点支撑处受到宽频非一致激励(例如在不同激励点处的激励频率、幅值与相位有差异)的分布振子复合板,目前还缺乏有效简便的优化控制指标.在作者之前的研究中,针对含分布振子的梁推导了基于模态应变能的模态阻尼计算理论,讨论了模态阻尼与单点激励下梁的减振效果的相关性,并应用于宽频减振设计优化.本文进一步将模态阻尼计算理论推广到分布振子复合板,并将研究从梁的单点激励扩展到板的多点非一致激励下的阻尼减振相关性.首先,在利用模态应变能法推导得到分布振子复合板的模态阻尼计算公式后,从理论上讨论了不同边界条件与模态阶次对计算结果的影响,以及计算理论的适用性.而后,进一步通过有限元参数分析了边界条件、频率比、模态阶次与质量比的影响.最后,通过算例分析了无振子板或分布振子复合板在四个激励点具有多种幅值与相位组合情况下的稳态响应.结果表明,推导的模态阻尼计算公式可正确预测不同边界条件下的模态阻尼,且理论预测的模态阻尼与基板的稳态平均加速度减小率、稳态峰值应变能减小率均有较高的相关性.

桥梁结构MTMD被动控制的理论研究和实桥分析

采用频域分析法考虑ＴＭＤ在多自由度结构中的位置，推导了具有ＭＴＭＤ的多自由度结构受控振型 广义坐标的频率响应方程，据此进行了ＭＴＭＤ的参数优化和设计．算例表明，只要ＭＴＭＤ设计正确，它 就可以有效地减小结构在地震作用下的动力响应。

大跨钢箱梁人行桥振动响应分析与MTMD减振控制

人行桥的自振频率与行人步频接近时,容易发生人桥共振,本文以一频率处于行人步频范围内的大跨钢箱梁人行桥为例,考虑了随机行走、结伴行走和跳跃等11种荷载工况,研究了各工况人行荷载激励下人行桥的竖向振动响应,并针对不满足舒适度要求的工况,采用多调谐质量阻尼器(multiple tuned mass damper简称MTMD)对人行桥进行减振控制。结果表明,人行桥在无控状况下产生了较大的振动响应,其竖向加速度超过舒适度限值要求,而当在人行桥加装MTMD系统后,其振动响应大幅降低,减振效果达到70%以上,实现了人行桥在人行荷载激励下的舒适度控制要求。

电涡流TMD在某人行桥减振中的应用研究

以某钢箱梁人行桥为例,依据两种规范(ISO 10137与JGJ/T 441)的人行激励模型分别建立了5种人群荷载工况,并对其进行了结构动力响应分析,发现两种规范下均有不满足ISO 2631规范舒适度要求的人群荷载工况,因此采用电涡流TMD对人行桥进行了减振,并提出了一种电涡流TMD阻尼设计方法。结果表明,ISO 10137规范下人行桥的竖向峰值加速度相较于JGJ/T 441规范更小,其结果更偏保守。人行桥加设电涡流TMD后,减振效果显著,需减振工况在桥跨l/2处峰值加速度减振率均超过80%,满足ISO 2631规范的舒适度要求。

某大跨度悬挂板MTMD减振控制

大跨度悬挂楼板动力特性复杂,在行人荷载下容产生较大的竖向振动,不能满足舒适度的要求。针对某大跨悬挂板舒适度问题,根据大跨悬挂板的模态特性,设计了多调谐质量阻尼器减振系统的加装位置及参数,并综合考虑了连续行走、连续跑动、连续跳跃和小组结伴行走等不同行人荷载工况。分析结果表明,大跨悬挂板在无控状况下产生了较大的竖向振动响应,其竖向加速度响应超过了舒适度设计限值要求,而在悬挂板1阶竖向振型最大加速度响应节点1311位置附近加装MTMD后,在共振工况下楼板振动最激烈位置减振效果达到43.8%以上,确保了大跨悬挂板在共振状态下也满足舒适度要求。