地震作用下填充墙MTMD减震结构频域响应分析

将传统结构中填充墙与主体承重结构以刚度及阻尼元件连接,形成调谐质量减震(TMD)系统,通过在主结构中布置多榀TMD填充墙,构成多重质量调谐减震(MTMD)结构体系。为研究地震作用下该减震结构动力响应规律,合理设置各TMD与主结构连接件的力学参数,将主结构简化为串联多自由度模型,分析非耦合控制作用时主结构稳态响应频域传递函数及影响因素,并通过结构1/3比例模型振动台试验进行验证。结果表明,仅在三层设置填充墙TMD时,各层柱顶幅频响应曲线呈双峰特征,加速度峰值越小,填充墙TMD的调频作用越显著;而在二、三层同时设置填充墙TMD,输入地震波加速度峰值不同时,TMD调频作用亦不同。因此,填充墙TMD频域响应与TMD布置方式及输入地震波加速度幅值有关,结构系统调频控制作用会受输入地震波加速度峰值影响。

填充墙MTMD减震结构优化参数分析

以框架填充墙结构中的填充墙作为TMD系统中的质量块,通过在结构中布置多个填充墙TMD形成MTMD减震系统。为了研究该新型减震结构中TMD布置及连接参数的设计方法,基于结构受控振型及MTMD系统固有频率线性分布的假定,建立了填充墙MTMD结构的理论分析模型,由积分变换给出了传递函数。通过传递函数分析,给出填充墙MTMD结构中TMD的连接参数的计算方法。针对优化设计目标,设计了结构振动台试验的模型试件,振动台试验研究结果表明,结构设计参数优化后,减震效果较为显著。

填充墙MTMD减震结构振动台试验与动力时程分析

为研究利用填充墙作为质量块的填充墙MTMD减震结构的减震性能,设计了不同阻尼器钢片厚度(频率比),不同质量块布置(质量比)的填充墙MTMD减震结构,以及无TMD的普通抗震框架结构,进行了不同地震输入水平下的振动台试验和动力时程分析。模态分析表明,填充墙减震结构各阶振型比普通框架结构的自振频率更小、周期更长,振动特性主要由第一阶平动效应控制。试验和时程分析得到了基本一致的减震规律,即减震结构在中、大震阶段具有显著的减震效果,地震作用越大,减震结构的加速度减震效果越好,由于阻尼器限位作用,位移减震效果变化不大;阻尼器钢片厚度决定主子结构频率比,频率比越接近1,减震效果越好;对于第一振型为主的多层结构,质量块布置数量对减震效果影响不明显,可考虑仅在顶层设置TMD质量块。

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。