運用TMD的巨型框架結構被動減震控制.pdf

1、巨型框架結構由幾個大型結構單元所組成的主結構與其他結構單元組成的次結構共同工作，形成具有更大的整體穩(wěn)定性和更高效能的高層建筑結構體系。巨型框架結構體系不但能保證結構的整體性和剛度，減少材料用量，充分發(fā)揮材料和結構的性能，簡化構造，降低造價，也使得建筑設計的靈活性成為新的可能。 隨著巨型框架結構高度和體量的增加，其所承受的風荷載和水平地震作用必然增大，因此在建筑物中考慮減震控制措施是對未來高層，超高層巨型框架結構發(fā)展的必然要求。實

2、踐證明，TMD系統(tǒng)對于高聳建筑物抗風振控制是行之有效的；但是與風振相比，結構的地震響應控制要復雜的多，有必要做進一步的研究。 本文在進行巨型結構初始設計方案（未采取任何減震措施）的基礎上，設置TMD子系統(tǒng)，應用TMD系統(tǒng)控制原理，合理調(diào)節(jié)和匹配系統(tǒng)的剛度、阻尼及質(zhì)量系統(tǒng)，利用子系統(tǒng)和主框架的動力相互作用，研究結構地震響應控制的可行性及其控制效果，主要研究內(nèi)容如下： (1) 對建筑結構地震反應分析方法進行歸納總結，為抗震巨

3、型框架結構和減震巨型框架結構的地震反應特性分析提供理論基礎。在過去幾十年中結構抗震理論的發(fā)展，大體上可以劃分為靜力、反應譜和動力三個階段。而時程分析法是動力理論的實用方法，本文在地震反應時程分析中，選用SAP2000 有限元計算軟件進行結構動力分析。 (2) 形成了結構初始方案，對結構進行了動力特性分析，進行了常規(guī)設計抗震分析，研究多維地震動輸入下未施加TMD子系統(tǒng)的巨型結構的地震反應特性，作為控制效果的標準。 (3

4、) 針對抗震巨型框架結構開展被動TMD減震控制優(yōu)化設計，進行TMD參數(shù)優(yōu)選，尋求最優(yōu)減震效果及最優(yōu)剛度、阻尼配置。為了避免TMD系統(tǒng)對較調(diào)諧振型低階的結構振型的振型放大影響，且結構反應以一階反應為主，所以TMD系統(tǒng)控制一階X方向振型。且TMD的最佳位置在受控振型向量中元素絕對值最大者對應的質(zhì)點處，即TMD系統(tǒng)應置于結構頂層。TMD與主體結構的模態(tài)質(zhì)量比一般取在0.005～0.02之間，本文取上限0.02，TMD質(zhì)量塊重655KN。且由公

5、式推導后可得最佳參數(shù)、的取值，從而可求出TMD系統(tǒng)的最佳頻率2.49和最佳阻尼比0.07。 (4) 確定結構受控模態(tài)后，建立結構—TMD系統(tǒng)有限元模型，進行了減震巨型框架結構時程分析。計算抗震巨型框架結構與減震巨型框架結構的對比減震控制效率?？拐鹁扌涂蚣芙Y構頂層位移峰值為29.47mm，減震巨型框架結構頂層位移峰值為14.6mm，降低幅度為50.46％，同時可以看出，與抗震巨型框架結構相比減震巨型框架結構位移反應有所延遲?？拐?/p>