高耸钢框架结构―TMD减震控制效果模型实验分析

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翻新时间：2022-07-23

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高耸钢框架结构―TMD减震控制效果模型实验分析

摘要文章通过改变TMD的质量来进行分频率调谐控制，并分析了基底激励作用下TMD的不同安放位置对结构减震控制效果影响。

关键词变质量调谐质量阻尼器高耸钢框架

中图分类号：TU352.1 文献标识码：A

0 引言

TMD的产生和发展已经有数十年的历史，近20年时间TMD更是凭借其经济实用，安全性好，不需外加能源等诸多优点得到了迅速的发展和广泛的应用。为了研究高耸钢结构利用变质量TMD减震的效果，本实验分析利用振动台对三层TMD-高耸钢框架结构模型在基底激励作用下的响应进行研究分析，并结合结构振动理论和传递函数理论进行计算得到的结果，对比分析来验证变质量TMD的减震控制效果及其适用性。

1 实验模型

TMD（Tuned Mass Damper）――质量调谐阻尼器，由质块，弹簧与阻尼系统组成，其工作原理为当结构在外部激励作用下产生振动时，会带动TMD系统一起振动，TMD系统相对运动产生的惯性力反作用到结构上，调谐这个惯性力，使其对结构的振动产生抑制作用，从而达到减小结构振动反应的目的。

2 模型实验分析

2.2 TMD安放位置对控制效果的影响

实验模型所选结构自身特点以及所采用的激励类型决定的，较大的高宽比使结构的柔度较大，结构在基底激励作用下靠近下部的反应也较明显，这已经为TMD效果的充分发挥提供了可能的空间。因此，在工程实际应用中TMD的安放位置应根据具体荷载和结构情况来定。

3 结论

通过振动台试验，分析了可变质量TMD在高宽比相对较大、柔度较高的钢框架结构中的减震控制效果及其适用性。对得出的实验数据进行分析，结果表明：首先，在基底激励作用下，TMD的减震效果明显，能很好地减小整体位移和层间位移。并且，通过保持弹簧刚度不变，以改变TMD质量来改变其频率的方式在一定程度上更加经济适用，尤其是对施工过程中结构的振动控制和结构按分振型振动控制有较高的应用价值。最后，本文所提出的变质量TMD仍有待改进：一方面手动变质量虽然经济，但是智能性不强，将其改成半主动式的会有更大的利用价值。另外，变质量TMD质量和弹簧刚度的优化设计与选择较为麻烦。对于这两个问题的深入研究是今后工作的重点。

国家自然科学基金资助项目：批准号为51008051

参考文献

[1] 吴波，李慧.建筑结构被动控制的理论与应用[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.

[2] 周福霖.工程结构减震控制[M].北京：地震出版社，1997.