合肥電視塔風(fēng)振及地震響應(yīng)的振動(dòng)控制研究.pdf

1、合肥電視塔高339m,是國內(nèi)擬動(dòng)工興建的第一高鋼塔.該文以合肥塔為背景,對(duì)被動(dòng)TMD和粘滯流體阻尼器用于高聳塔架結(jié)構(gòu)的風(fēng)振和地震響應(yīng)控制進(jìn)行了系統(tǒng)研究.主要的內(nèi)容和成果如下:1、該文采用結(jié)構(gòu)分析程序SAP2000建立了合肥電視塔的三維有限元模型,在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出了符合電視塔動(dòng)力特性的二維豎向多自由度體系.計(jì)算結(jié)果表明,采用二維豎向串聯(lián)多自由度體系模型計(jì)算的動(dòng)力特性與三維有限元模型基本吻合,故可以用二維豎向串聯(lián)多自由度體系模型進(jìn)行合肥電視塔

2、的振動(dòng)控制研究.2、根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論,按照M.Shinozuka方法分別仿真得到了作用在電視塔上的19維互相關(guān)的人造脈動(dòng)風(fēng)壓時(shí)程樣本和一條人工合成的合肥地震波,同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行了檢驗(yàn).3、進(jìn)行了合肥電視塔在脈動(dòng)風(fēng)荷載以及三條地震波作用下的振動(dòng)響應(yīng)分析.風(fēng)振分析表明,電視塔的控制分析和設(shè)計(jì)以順風(fēng)向振動(dòng)分析為主,電視塔的動(dòng)力響應(yīng)主要取決于塔的第一振型響應(yīng),但高振型的影響不容忽視.在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下,電視塔的風(fēng)振響應(yīng)超過了規(guī)范的容許范圍,有必要

3、進(jìn)行電視塔的風(fēng)振控制研究.地震分析表明,電視塔的地震反應(yīng)是多振型的組合,其中桅桿部分的地震響應(yīng)較大,出現(xiàn)明顯的"鞭梢效應(yīng)".4、進(jìn)行了被動(dòng)TMD對(duì)合肥電視塔風(fēng)振和地震響應(yīng)的控制研究,并對(duì)TMD的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析.分析結(jié)果表明,采用最優(yōu)參數(shù)的TMD對(duì)電視塔的風(fēng)振和地震響應(yīng)均有明顯的減振效果,其控制效果對(duì)TMD的固有頻率尤其敏感.其中TMD對(duì)電視塔的風(fēng)振響應(yīng)減振效果最好,說明TMD對(duì)風(fēng)荷載作用下的電視塔是較好的耗能裝置;而對(duì)于地震作用下的

4、電視塔,其耗能能力較差,且不同地震波作用下電視塔的控制效果相差較大.5、在前人工作成果的基礎(chǔ)上,提出了一種雙模型的動(dòng)力分析方法,進(jìn)行了線性粘滯流體阻尼器對(duì)電視塔風(fēng)振和地震響應(yīng)控制分析,并得到了阻尼器的最優(yōu)阻尼系數(shù).同時(shí)還建立了一種非線性的動(dòng)力分析方法用來求解非線性粘滯流體阻尼器的控制方程.分析結(jié)果表明,采用最優(yōu)阻尼系數(shù)的粘滯流體阻尼器對(duì)電視塔的振動(dòng)響應(yīng)有明顯的抑制作用,同時(shí)對(duì)于具有不同的非線性阻尼指數(shù)α的阻尼器,其對(duì)上塔樓振動(dòng)響應(yīng)控制的