NO.3 TMD在工程上的应用 二、纽约Citicorp中心 Citicorp中心高27

作者:admin 来源:未知 点击数: 发布时间:2018年12月30日

  NO.6 / 参考文献 NO.1 / TMD的的定义及根基道理 NO.5 / 总结 目次 CONTENTS NO.2 / TMD机关安插的多样性 NO.4 / TMD可否用于抗震 NO.3 /TMD在工程上的使用 NO.1 TMD的定义及根基道理 NO.1 TMD的定义及根基道理 TMD布局使用的现代思惟的最早来历 TMD(Tuned Mass Damper)减 振系统由弹簧或吊索、质量 是1909年Frahm研究的动力吸振器。 块、阻尼器(指粘滞阻尼杆或 称Viscous Damping Device。 FRAhm的吸振器图解如左图。在简谐 VDD)构成,通过手艺手段, 其固有振动频次与主布局所 荷载感化下,可显示出当所毗连的吸 控振型频次谐振,安装在结 构的特定位置。 振器的固有频次被调谐为激振频次时 ,主质量M能连结完全静止。 图二 图一 受简谐激励的无阻 尼吸振器和主质量 TMD模子 当布局发生振动时,其惯性 质量与主布局受控振型谐振 ,来接收主布局受控振型的 振动能量,从而达到抑止受 控布局振动的结果。 NO.2 TMD机关安插的多样性 NO.2 TMD机关安插的多样性 各类形式的TMD NO.3 TMD在工程上的使用 NO.3 TMD在工程上的使用 一、澳大利亚悉尼Centerpoint塔 安装TMD的第一个布局是悉尼的 Centerpoint塔。作为布局的供水 和防火设备,塔的水箱和一个液 压吸振器一路被设想到TMD顶用 以减小品格活动。水塔吊挂于回 转塔的径向构件上,随后又将一 个40t重的辅助质量安装在两头 锚固环上以进一步节制第二振型 的振动。加快度测定成果表白, 品格加快度响应削减了40%— 50%。 单摆型TMD布局的例子还包罗加 拿大多伦多CN塔、位于日本 Osaka的水晶塔等。此中高157m 的水晶塔也操纵了置于布局顶部 的储水箱作为单摆TMD。 NO.3 TMD在工程上的使用 二、纽约Citicorp核心 Citicorp核心高279m,大楼底部仅设置 了4根粗大的柱子支持整个大厦,程度 刚度较柔,在强风感化下,程度摆动 很大,该大楼最初采用了约3630KN重 的混凝土调频质量块。 该TMD安装于建筑的59楼,在这个高 度,建筑物能够用一个约为20000t的 简单模态质量表设想,TMD固定于其 上构成图二所示的2-DOF系统。尝试结 果和现实观测显示,TMD能将建筑的 品格加快度程度削减约50%。 NO.3 TMD在工程上的使用 三、合肥电视塔 合肥电视塔总高339m,布局经建模 阐发后表白,塔的根基自振周期为 6.43s,在设想 风荷载感化下的加快 度响应将超出人体舒服度要求。由 于电视塔的振动响应一第一阶振型 响应为主,故操纵塔上60t重的糊口 消防水箱作为TMD的质量,将TMD 振动频次调至塔的根基自振频次附 近,并附加恰当的阻尼比,实施 TMD风振振动节制。 NO.3 TMD在工程上的使用 三、合肥电视塔 为获得电视塔风振响应的最大减振率 需要进行TMD参数的优化阐发从而 确定TMD的三个主要参数即质量、频次和阻尼比。因为电视塔的风振响 应是以第一振型为主,故TMD 应调谐至布局第一阶频次。设想时水箱总 质量为60000kg,故TMD质量即为60000kg,因此TMD 与电视塔第一阶振 型广义质量的比值为0.0196 。固定质量比,变化 TMD与布华人娱乐彩票平台官网局第一振型的 由加快度响应比例来看,最优的 频次比和TMD阻尼比可计较出各类节制环境下电视塔 (以第12质点响应为 1.02 频次比和最优阻尼比别离是 代表)和TMD的位移和 加快度响应。 和0.07。最大的加快度减振率达 到了49%。 NO.3 TMD在工程上的使用 三、合肥电视塔 本文比力了设与不设TMD的电视塔的风振振 型加快度响应的尺度差。表1列出了设与不设 TMD时,电视塔各阶振型响应的尺度差,安装 TMD后第一阶振型加快度响应尺度差大大降 低了 从左图我们还能获得一个结 论:TMD不克不及降低高阶振型 响应 NO.4 TMD可否用于抗震 NO.4 TMD可否用于抗震 T .T.Soong先生曾指出:几乎所有的TMD使用都是为了削弱品格 活动,然而TMD的抗震结果仍然是一个主要的问题,虽然到目前为 止的研究还没有给出结论性的成果,但能够指出的是,因为以下的 为了对TMD在地动感化下的无效性进行研究,这里拔取某 缘由,在地动荷载感化下 TMD的结果不及风荷载感化下的结果。 150m钢混框剪布局(一阶振型周期 3.3s,频次0.3Hz)进行风 第一,地动的高频部门使得建筑布局的高阶振型凡是被激发,而结 时程工况和地动工况阐发。为了加以对比,设置TMD方案和 构的第一阶振型表示不充实,但常规的 TMD质量比为 调谐至布局根基频次, 阻尼器方案。TMD方案所用质量为100t( 0.4%);阻 因而在这些环境下可能不克不及减小总的响应。 尼器方案为14套沿y标的目的在布局上部隔层安设的套索(toggle)连 第二,如一部门研究者所指出的,因为 TMD因布局活动被动地发生 接的阻尼器,每层两套。 响应,因而使响应过程的第一峰值不容易降低。 NO.4 TMD可否用于抗震 1、进行风时程工况下TMD方案与阻尼器方案减震结果对比 由表可见,在加设TMD或阻尼器 当前,楼层加快度、基地位移角 、基底剪力和弯矩都有较着改善 ,且本次试验的阻尼器方案减振 结果尚略优于TMD方案。 NO.4 TMD可否用于抗震 2、进行地动程工况下TMD方案与阻尼器方案减震结果对比 阐发所用的地动波别离为: (1)1940年的El Centro波NS成分(杰出周期0.55s) (2)1952年的Taft波EW成分(杰出周期1s) (3)长周期成分比力显著的1968年日本十胜海域地动时 在八户港湾观测到的Hachinohe波(杰出周期约2.7s) 地动波峰值均被调幅至55Gal,相当于7.5度下的多 遇地动。 NO.4 TMD可否用于抗震 2、进行地动程工况下TMD方案与阻尼器方案减震结果对比 对于这个成果,我们能够总结如下两个结论: 1.只要本地动的杰出频次与布局受控振型频次很是接近时,TMD才能阐扬 结果。 振和地动的荷载特点分歧,二者比拟风荷载的特点是低峰值、低频次 成果表白:在风时程工况下与阻尼器方案减振结果几乎不异的 TMD方案 、长持时,而地动的特亿彩彩票app下载好彩票安卓点是高峰值、高频次、短持时。因而品格振动的危 第二,TMD不适合用于节制布局的基 ,在地动工况下的减振结果却不甚抱负,与此发生对比的是阻尼器方案 从表6可见,TMD方案只要Hachinohe 害次要是长持时形成的楼层加快度给栖身者带来不适的问题;而地动的危 底剪力。 的减振结果仍然较着 。 害则是高峰值形成的楼层位移给布局带来粉碎的问题。二者减振的目标不 波下的极点位移减振率跨越了阻尼器 对于剪切型布局来说,布局的基 同,因而减振的道理也分歧。 TMD的减振道理基于共振理论,若是振动没 方案。因为Hachinohe波的长周期成 底剪力陪伴地动的加快度时程改变。 有通过共振放大,TMD是不克不及阐扬感化的。地动下的布局响应次要是由地 分恰在本布局一阶振型3.3s的周期(频 而对于天然地动波,加快度的峰值往 率0.3Hz)附近最为显著,因而布局第 震超高的峰值加快度带来的,而凡是是没有共振发生的。对于上述模子, 往是俄然发生的,此时布局的基底剪 El Centro波和Taft波的杰出频次是布局一阶振型频次的数倍,明显 TMD也很 一阶振型的反映在必然程度上通过共 力最大,但正如一些学者指出的第二 难阐扬感化。 振放大了,也因而才能使TMD阐扬比 点,TMD的启动需要时间,因而无法 较较着的感化。 及时减小骤至的基底剪力。 NO.4 TMD可否用于抗震 我们还能够从 TMD对扭转所起的 感化来进一步申明 TMD可否用于用于 抗震。 扭转位移比能够 从几何上间接怀抱 布局各楼层的扭转 振动特征,即楼层 竖向构件最大的水 平位移与该楼层位 移平均值的比值。 上述150m钢混框剪 布局裙楼以上楼层 的位移比曲线见右 图。 加设TMD后,结 构各楼层的扭转 位移比不单没有 减小反而有所增 加。因为扭转振 型触发时,TMD 不成能刚好并一 直在其均衡位置 连结静止,其带 来的质量偏疼和 惯性力加剧告终 构的扭转感化。 NO.5 总结 总体上来讲,TMD在节制布局振动方面是一种无效的减振 安装,且已被普遍使用于土木匠程布局的振动节制,综上 所述,我们能够获得如下的结论: (1) TMD是一种十分无效的高层建筑抗风手段,但不建议 利用TMD用于抗震。 (2)TMD对布局扭转有必然负面感化。 NO.6 参考文献 [1]SOONG T.T,DARGUSH G.Passive energy dissipation systems in structural engineering[M].董平,译.北京:科学出书社,2005:173 ,202-203. [2]JGJ 3—2010高层建筑混凝土布局手艺规程[S].北京:中国建筑工业 出书社,2010:19. [3]陈永祁.彭程.马良喆调谐质量阻尼器(TMD)在高层布局上使用的总结 与研究[会论说文] 2013. [4]蔡丹绎.李爱群.张志强.程文瀼.徐幼麟.高赞明.何建平.王建磊.周屹Jian-lei.ZHOU Yi 合肥电视塔TMD风振节制的响 应阐发[期刊论文]-工程力学 2001(3).

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