【摘 要】
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调谐质量阻尼器(TMD)作为被动控制技术之一,被不断的运用到建筑结构中。虽然调谐质量阻尼器有许多的优点,但是其缺点越来越为人们所认识。首先,TMD对频率非常敏感,只有当TMD
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调谐质量阻尼器(TMD)作为被动控制技术之一,被不断的运用到建筑结构中。虽然调谐质量阻尼器有许多的优点,但是其缺点越来越为人们所认识。首先,TMD对频率非常敏感,只有当TMD频率与主结构频率接近时,其减振效果才更好。然而高层建筑的活载、刚度在现实环境中是变化的,这使得高层建筑结构的频率发生一定的改变,这样就造成了 TMD减振效果很难预测。由于TMD控制在实际控制的有效频带较窄,而地震的频带相对较宽,所以大部分TMD用于风致振动。其次TMD的质量单元成百上千吨安装在主结构上,对结构的动力反应影响比较大。一旦TMD的限位系统在大风或者地震中遭到破坏,其后果将非常严重。并且这种TMD占用空间也比较大,安装不方便,且所使用的特殊的大功率阻尼器非常昂贵。碰撞调谐阻尼器(P-TMD)是一种新型的阻尼器,与TMD相比,P-TMD可以通过与挡板的碰撞,碰撞发生在小球与粘弹性材料中,碰撞过程中将通过粘弹性材料的变形进一步耗能。本文尝试设计P-TMD用于框架结构的抗震减振领域,展开了以下几个部分的研究:1.参考前人提出的碰撞力模型理论,建立P-TMD阻尼器的力学模型。在此基础上,利用ANSYS软件建模,MATLAB编程实现了 P-TMD减振程序。数值仿真分析中对一安装有P-TMD的三层钢框架模型进行了数值模拟,分析结构在无控、TMD控制及P-TMD控制下的振动响应。结果显示P-TMD在Tianjin波、E1-Centro作用下,都比TMD具有更好的减振效果。比较质量比、限位距离等参数对P-TMD的影响。结果表明质量比对TMD、P-TMD的减振效果均有一定影响,但影响不大,限位距离对P-TMD的减振效果有一定影响。2.为了进一步验证P-TMD的抗震有效性,设计了一个三层铝合金框架结构并制作了 P-TMD装置,进行了 P-TMD振动台试验。根据模型结构的特点采用不同地震激励,加载工况顺序,利用加速度传感器,来分析结构在不同工况下结构响应的变化。试验结果表明,P-TMD在不同激励作用下的减振效果都好于TMD,在激励强度增大时减振效果将更加显著。此外,P-TMD装置在不同激励下具有相对稳定的减振效果,通过调整P-TMD的限位距离将可以对减振效果进行优化。
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