多層空腔樓蓋減震體系及隨機動力分析.pdf

1、隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)形式及使用要求等均向大空間、大跨度形式快速發(fā)展。尤其是高層建筑結(jié)構(gòu)抗震問題，一直是土木工程設(shè)計中十分重要的環(huán)節(jié)。建筑結(jié)構(gòu)抗震方法通常是以“硬抗”為主要途徑，即增大結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)質(zhì)量以及截面尺寸等方法，這樣不僅增加建筑成本，而且減震效果有待商榷。結(jié)構(gòu)振動控制，尤其是被動控制作為一種新型減震手段，以其相對完善的理論基礎(chǔ)和良好的控制效果，越來越多的應(yīng)用于高層建筑結(jié)構(gòu)抗震中。
　　本文提出了一種基于空腔樓蓋

2、的新型減震裝置----滾動型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TRMD）。這種耗能裝置由球形振子和圓弧軌道組成，通過預(yù)先在雙向密肋空腔樓蓋的空腔構(gòu)件中設(shè)置一個或多個TRMD，主結(jié)構(gòu)在地震作用下產(chǎn)生振動并帶動TRMD運動，從而利用振子與軌道間滾動摩擦進行耗能減震；同時能夠充分利用空腔樓蓋內(nèi)部空間協(xié)同發(fā)揮作用。分別基于振子轉(zhuǎn)角位移無小量假定和小量假定，運用拉格朗日運動方程推導(dǎo)了單層和多層帶TRMD耗能體系的運動微分方程。運用數(shù)值模擬進行減震分析，計算結(jié)果表明

3、：在不同地震激勵下，TRMD能有效抑制結(jié)構(gòu)峰值位移及能量幅值；同時，通過對比得出振子轉(zhuǎn)角位移小量假定的適用范圍為小于1rad；分析了TRMD的減震效果與地震波加速度幅值間關(guān)系。對于多層帶 TRMD耗能體系，本文基于小量假定前提，具體從TRMD底層布置、頂層布置、每層均布、隔層布置和頂三層布置等五種布置方案進行了數(shù)值分析。結(jié)果表明：頂層布置效果最佳，底層布置效果最差，且在不同地震激勵下的減震效果區(qū)別很大?；赥RMD頂層布置，推廣到n個相

4、同參數(shù)TRMD的減震分析，計算結(jié)果表明n值越大，TRMD峰值位移越小，但是會降低減震效果。由于地震動具有明顯的的隨機特性，有必要對該新型減震系統(tǒng)進行隨機動力分析。基于平穩(wěn)白噪聲和Kanai-Tajimi譜模型，分別運用Monte-Carlo模擬和統(tǒng)計線性化方法進行了單層和多層帶TRMD受控體系的隨機動力分析。數(shù)值結(jié)果表明：TRMD不僅能有效抑制結(jié)構(gòu)穩(wěn)態(tài)位移響應(yīng)均方差，而且大大縮短結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的時間。同時，對比結(jié)果表明在計算精度一定前