多自由度结构-串并联调谐质量阻尼器减震性能

针对提出的串并联调谐质量阻尼器(TTMD)减震系统,采用粒子群算法,在频域内对多自由度结构⁃TTMD系统进行优化分析。建立多自由度结构⁃TTMD系统减震控制仿真分析模型,分别考虑不同类型实际地震记录,在时域内研究了TTMD对结构地震响应的控制效率,并与相同总质量比的调谐质量阻尼器(TMD)进行比较。进一步考虑了结构刚度发生10%和30%退化的情况,分析了TTMD系统对刚度退化结构的减震效果。数值结果表明,TTMD系统减震性能和鲁棒性能优于TMD系统,且具有阻尼需求小、安装简单、易于实现等优势,是一种增强型减震系统。

调谐质量减震技术的研究及其应用前景

阐述了调谐质量减震技术的减震原理及研究现状,归纳了影响调谐质量减震技术减震效果的因素及各因素对减震效果影响的规律,并且指出各因素存在参数优化的问题;通过对该技术工程应用的分析,提出目前调谐减震技术的可行性及存在的问题;综合分析了近几年调谐减震技术的主要发展方向,提出了该技术深入发展所需要解决的若干问题。

调谐质量阻尼器减震控制的研究发展趋势

综述了土木工程结构减震控制的研究现状,讨论了调谐质量阻尼器(TMD)的工作原理,评述了TMD的国内外研究进展,最后阐述了TMD的研究和发展的趋势.

半主动调谐质量阻尼器对非线性结构的减震控制

传统调谐质量阻尼器(TMD)具有对频率调谐敏感和对宽频带地震下的消能减震性能不佳等缺陷。强震作用下,建筑结构会进入非线性阶段。为了保护建筑结构在强震下的安全性并提高被动TMD(PTMD)对非线性结构的减震作用,本文研究了一种能够同时变频率变阻尼的半主动TMD(STMD)及复合控制算法。该STMD既可通过基于小波变换(WT)的调频算法实时改变单摆的长度以调节自振频率,又可基于主结构和TMD的振动信号进行阻尼系数的开关调换。对一10层非线性建筑结构进行算例分析,研究了该STMD对结构在地震激励下的弹塑性响应的控制作用,并与一优化的PTMD进行了减震效果对比。数值模拟中,对地震激励进行了幅值的缩小及放大以考察其对STMD减震作用的影响。研究结果表明:STMD对该非线性结构的弹塑性震动响应具有良好的控制效果,能够减小结构的塑性发展及残余位移,并提高PTMD的耗能能力。STMD能够有效地减小结构的顶层位移和层间位移,控制性能优于PTMD。

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器和双调谐质量阻尼器对曲线高墩刚构桥减震控制

为研究黏滞阻尼器(viscous damper,VD)和双调谐质量阻尼器(double tuned mass damper,DTMD)对曲线高墩刚构桥的减震控制效果,基于OpenSees建立某曲线高墩刚构桥的非线性分析模型,选取三条近断层脉冲型地震动对其进行动力时程分析。分别探究了VD的阻尼系数和阻尼指数,以及DTMD的上下层结构的阻尼比、质量比、频率比等阻尼器参数对其在曲线高墩刚构桥中的减震效果影响规律。结果表明:在分析的阻尼系数、阻尼指数变化范围内,VD对曲线高墩刚构桥墩顶位移减震率在9.42%~15.28%范围内,近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器对曲线高墩刚构桥的减震效果不佳。设计较优的DTMD控制下曲线高墩刚构桥的结构内力减震效果在45%左右,结构位移加速度在55%~75%范围内,DTMD可用于曲线高墩刚构桥减震控制中。

半主动调谐减震体系模糊控制器的理论研究

根据模糊控制理论设计了模糊控制器,用以改变TMD子结构的阻尼和刚度,实现半主动调谐质量阻尼器(SATMD)模糊控制.通过数值仿真分析表明,该方法有效地改善了PTMD的控震性能.

单层工业厂房-TMD减震控制系统研究

提出了采用质量调谐减震控制技术对厂房结构进行减震控制的方法。利用屋盖系统作为附加质量,屋盖支座采用夹层橡胶隔震垫,建立了厂房-TMD系统模型,并用非线性时程分析法对其进行了多种地震动激励下的计算分析,探讨了厂房-TMD减震体系减震效果的参数影响及减震机理。结果表明,采用质量调谐减震技术对单层工业厂房进行减震是一种有效的方法。

大跨越输电塔线体系减震控制分析研究

利用有限元分析软件ANSYS,以跨越珠江的输电线路工程为研究背景,在输电塔上布置粘滞消能阻尼器和调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD),对比分析了在三向El-Centro地震波作用下有、无减震控制措施的输电塔位移和加速度地震响应。通过有关参数分析计算,分别得到了粘滞阻尼消能减震和调谐质量减震控制的最优粘滞阻尼系数和最优TMD质量,分析研究表明上述2种减震控制措施皆能明显衰减输电塔线体系的地震响应,具有比较理想的减震效果。

考虑土与结构相互作用效应的结构减震控制大型振动台模型试验研究

本文设计并完成了考虑土与结构相互作用的结构减震控制大型振动台模型试验。通过对四种结构形式的对比试验，探讨了土与结构相互作用（ＳＳＩ）效应对结构地震反应的影响以及调谐质量阻尼器（ＴＭＤ）在刚性和柔性地基条件下对主体结构的减震效应。通过比较同一地震动作用下主体结构在刚性和柔性两种地基条件下的地震反应，可知：ＳＳＩ效应具有降低和提高结构减震控制效果的双重作用，其综合效果与输入地震动的频谱特性、加速度峰值大小有关。由于ＳＳＩ效应在结构地震反应中发挥着双重的作用，因而使得基于刚性地基假定下设计的ＴＭＤ减震控制系统在柔性地基条件下的控制效果不太理想，甚至会出现负面效应。本文还探讨了在柔性地基条件下影响结构减震控制效果的一些因素。

电磁涡流耗能调谐质量阻尼器研制与性能试验

进行了电磁涡流耗能调谐质量阻尼器 (TMD)装置设计、研制与加工制作 ,并对电磁耗能TMD装置的参数及其性能进行了振动台的试验研究 .试验研究结果表明

基于MRTMD的瓷柱型电气设备减震技术研究

瓷柱型电气设备由于结构高耸、阻尼小等特点在地震中极易发生破坏。现有瓷柱型电气设备的加固措施均不能充分保证该类设备在地震发生时的安全运行。本文基于调谐质量阻尼器原理,结合瓷柱型电气设备中心对称的结构特点,提出了多重环式调谐质量阻尼器(MRTMD)的概念并设计了相应的三重调谐质量阻尼器减震装置,推导了对应的减震方程。文中以2个不同型号的电压互感器为例,通过有限元模拟,对比了该设备有控和无控时的动力响应。此外,考虑到导线及裹冰荷载的影响,本文研究了MRTMD控制频率偏移最佳控制频率时的减震效果。结果表明:MRTMD可以明显增强瓷柱型电气设备的抗震性能,实现任意方向的地震动减震;MRTMD对于不同类型的地震动均具有良好的鲁棒性;当控制频率发生50%偏移时,MRTMD仍然可以保持稳定的减震效果。

基于压重块型TMD的大跨度斜拉桥减震控制

调谐质量阻尼器(TMD)能对大跨度桥梁振动进行有效控制,但安装TMD所带来的附加荷载将显著增加主梁的静载挠度,极大地抑制了TMD桥梁减振中的广泛应用。为此,提出了一种基于压重块型TMD的大跨度斜拉桥减震控制方法,该法针对大跨度斜拉桥的结构特点,将边跨的压重块设计并改装成压重块型TMD,以控制主梁的竖向振动。以边跨配置了压重块、主跨为1088m的苏通大桥参照,分别设计了有辅助墩和无辅助墩的两种大跨度斜拉桥,并对比分析了采用压重块型TMD前后大桥关键截面的地震响应。研究结果表明:在大跨桥梁无辅助墩时,压重块型TMD能在保持传统压重块功能的同时,显著降低结构的振动响应,减震率最高可达21%;而在设辅助墩时,压重块型TMD的减震率相对较低,最大值不足10%。

基于空腔楼板的RTMD减震技术及试验研究

利用目前在建筑物上得到广泛应用的钢筋混凝土空腔楼板结构所具有的空腔特征,提出了一种可置入空腔楼板内部的滚动式调谐质量阻尼装置(RTMD)。对这种减震装置进行了理论与试验研究,建立了该装置与结构相互作用的计算模型,利用Lagrange原理推导得到了受控结构的运动微分方程。对装有该装置的单层框架进行了振动台试验,采用自由振动、简谐激励和地震激励3种动力作用形式试验研究了设置有该阻尼装置下的结构减震情况。通过数值计算和试验研究对其进行了动力特性和减震性能分析。结果表明:所提装置可以有效减小结构的动力响应,特别是对结构的共振反应具有明显的抑制作用,能大幅减小结构的共振效应;该装置不额外占用建筑的使用空间,不影响结构使用功能,可有效解决控制装置设置与建筑功能相冲突的矛盾,对结构的地震反应也有一定的减震作用,应用前景广阔。

屋顶水箱TMD对加固结构的减震控制研究

对某国际大酒店进行了加固改造和楼顶水箱TMD装置设计,提出了两种TMD方案,并对结构在地震激励下的控制效果进行了仿真分析,验证了屋顶水箱TMD系统对于结构改造加固的可行性与有效性。

一种新型调谐质量阻尼器系统的实验研究

调谐质量阻尼器（简称ＴＭＤ）是工程上常用的一种减震控制系统。本文基于ＴＭＤ的原理，通过振动台模型试验，进行了悬浮顶层减震结构系统的研究。这种结构由主结构与悬浮顶层组成，采用叠层橡胶支座作为二者之间的连接装置，它与顶层楼体共同形成一个大型的ＴＭＤ系统。试验表明，这种新型的减震结构系统在不同地震波的作用下，主结构顶层的加速度响应减少了２６０６％～５８６４％。由于这种结构系统施工工艺相对简捷，因此具有良好的经济性与实用价值，适合在工程上应用与推广。

具有调谐惯容阻尼器的建筑结构减震设计

为提升传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)应用的方便性,提出利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,简称TID)对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下建筑结构的TID最优阻尼参数和最优刚度参数的解析式以及无阻尼的位移方差解析式。分析表明,TID最优参数与其安装的相邻楼层振型坐标差的平方有关,该值越大,控制效果越好。通过3个均匀结构和1个12层的非均匀结构模型分析表明:TID对中低层结构的控制效果较好,且对高阶振型控制优势明显;TID-TMD混合控制方案在地震作用下的控制效果更明显,优于TID,且总体上与多重TMD控制效果相近;TID-TMD仅需在顶层安装TMD,其余楼层安装TID,减少了多重TMD控制高阶振型带来的空间占据、安装不便、质量过大等问题。

地震作用下某高层结构MTMD减震控制研究

通过数值模拟研究了地震作用下高层结构多个调谐质量阻尼器(MTMD)减震控制。根据实际工程,利用国际通用软件ETABS建立了结构三维有限元模型,进行了动力特性的分析,得到了结构的前几阶频率;根据不同场地类型,选取了4条典型的地震波;研究了调谐质量阻尼器(TMD)的参数选取和有限元的模拟;运用时程分析方法,分别研究了不同地震作用下高层结构有无控制下的反应。研究结果表明,MTMD对高层结构的减震控制效果明显,场地类型对减震控制效果有一定的影响。所获得的结果为高层结构减震控制设计提供参考和依据。

输电塔线体系的减震控制研究

输电塔线体系是一种应用较广的高柔大跨结构,是一项重要的生命线工程。在地震作用下,由于塔线的相互作用形成一种复杂的空间耦合体系,一旦破坏通常是非常严重的。本文利用ANSYS有限元分析软件建立了比较符合实际的输电塔线体系模型,在输电塔塔头横担处布置调谐质量阻尼器,并设计出最优频率比和最优阻尼比,来分析输电塔的地震响应特点,结果表明调谐质量阻尼器对输电塔具有较好的减震效果。

TVMD的减振机理及其提升连续梁减震性能的研究

TVMD(Tuned Viscous Mass Damper)是一种能将实际质量放大上千倍,且能利用惯性力和调谐效应的新型减振装置。为有效提升连续梁桥的减震效果,研究采用空间分布的TVMD实现连续梁减震的优化设计和高效性能。先以TVMD对单自由度结构减震为例,探究TVMD在调谐频率处的高阻尼效应,及其附加刚度对结构动力特征的影响机制,揭示针对多个TVMD开展同步设计的必要性;进而建立连续梁桥多自由度精细模型,采用基于H2性能的梯度优化法实现多个TVMD的参数优化;分别基于连续梁桥纵、横向减震时的典型状态,实现空间分布且可能对多阶模态调谐的TVMD的优化设计,就连续梁桥的稳态谐振响应以及不同谱特性的地震波输入时的地震响应开展减震分析,阐明了TVMD相对于VD(Viscous Damper)减震时的高效性能。

MTVMD对结构减震参数优化及偏离性分析

研究了MTVMD(multiple tuned viscous mass damper)对单自由度结构在简谐荷载作用下的参数优化设计及减震效果,分析了结构参数变动时系统的鲁棒性.以位移和加速度动力放大系数为优化目标,运用改进模式搜索法搜寻MTVMD最优参数.分析表明,增加质量比和子TVMD个数,MTVMD的减震性能增强,且结构参数变动时,系统鲁棒性增强.考虑阻尼器在实际工作状态时的参数可能会偏离最优参数,假定各子TVMD参数偏离服从正态分布,利用蒙特卡罗试验法对比分析了STVMD(single tuned viscous mass damper)和MTVMD自身参数最不利偏离状态时的减震有效性和可靠性.数值结果表明,STVMD的减震有效性和可靠性与子TVMD个数正相关,MTVMD则存在一个最优子TVMD个数使得减震有效性最佳;STVMD和MTVMD减震性能与参数最大偏离率负相关.