高層鋼結(jié)構(gòu)頂部游泳池減震作用分析.pdf

1、結(jié)構(gòu)控制是一種積極、主動的結(jié)構(gòu)對策,為工程結(jié)構(gòu)抗震抗風(fēng)設(shè)計開辟了一個嶄新的領(lǐng)域.調(diào)諧液體阻尼器(TLD)屬于被動控制范疇的吸振器減振體系.由于高層建筑頂部一般都設(shè)有消防和生活用水水箱,有些建筑物頂部還設(shè)有游泳池,可以考慮直接利用它們作為液體阻尼器來控制結(jié)構(gòu)的動力反應(yīng);再者TLD控制系統(tǒng)具有其它一些明顯的優(yōu)點,可以說TLD是具有現(xiàn)實意義和廣泛應(yīng)用前景的一種被動控制系統(tǒng).該文首先引出并介紹了結(jié)構(gòu)控制的概念和分類.重點對TLD的概念和原理做了

2、介紹,并對TLD研究的現(xiàn)狀、進展以及在實際工程中的應(yīng)用作了評述和總結(jié).然后,基于流體動力學(xué)的勢流理論,建立了深水TLD在小振幅激勵作用下的液體晃動模型.通過對該模型進行參數(shù)分析,得到了其線性簡化計算模型.使用該線性簡化模型,利用MATLAB軟件,編程求解了TLD-單自由度結(jié)構(gòu)體系在諧波激勵作用下的動力方程.分析計算了調(diào)諧頻率比、質(zhì)量比、外激勵頻率比、TLD液體晃動一階振型阻尼比等參數(shù)對TLD減振效果的影響,對TLD的減震作用進行了規(guī)律性

3、的總結(jié).使用大振幅激勵下TLD的等效非線性TMD簡化模型,建立了TLD-多自由度結(jié)構(gòu)體系在地震動作用下的結(jié)構(gòu)動力方程.利用有限元軟件ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言APDL進行編程,對TLD的減震作用進行了時程分析計算.共選取了6條地震記錄,分別計算了有、無實施TLD控制時的結(jié)構(gòu)地震反應(yīng),繪出了結(jié)構(gòu)頂部的位移反應(yīng)時程曲線和加速度反應(yīng)時程曲線.計算結(jié)果表明,利用TLD控制結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)均有一定的效果,但具體效果不僅與地震波特征周期偏離結(jié)構(gòu)自振周

4、期的遠近有關(guān),還可能與地震波的其它一些頻譜特性密切有關(guān).最后,仍然使用該等效非線性TMD簡化模型以及ANSYS軟件,對一棟高層鋼結(jié)構(gòu)頂部特定形狀的游泳池,即相當(dāng)于不滿足調(diào)諧條件的液體阻尼器,對結(jié)構(gòu)的減震控制作用進行了時程分析計算.計算結(jié)果表明,在地震動作用下,特定形狀的游泳池對結(jié)構(gòu)均有一定的減震控制效果,但是由于游泳池作為液體阻尼器的自振周期與結(jié)構(gòu)的自振周期偏離較大,導(dǎo)致減震效果較差.與滿足調(diào)諧條件的TLD的減震作用類似,具體減震效果也