高聳鋼框架結構—TMD減震控制效果模型實驗分析

摘 要 文章通過改變TMD的質量來進行分頻率調諧控制，并分析了基底激勵作用下TMD的不同安放位置對結構減震控制效果影響。

關鍵詞 變質量 調諧質量阻尼器 高聳鋼框架

中圖分類號：TU352.1 文獻標識碼：A

0 引言

TMD的產生和發展已經有數十年的歷史，近20年時間TMD更是憑借其經濟實用，安全性好，不需外加能源等諸多優點得到了迅速的發展和廣泛的應用。為了研究高聳鋼結構利用變質量TMD減震的效果，本實驗分析利用振動臺對三層TMD-高聳鋼框架結構模型在基底激勵作用下的響應進行研究分析，并結合結構振動理論和傳遞函數理論進行計算得到的結果，對比分析來驗證變質量TMD的減震控制效果及其適用性。

1 實驗模型

TMD（Tuned Mass Damper）——質量調諧阻尼器，由質塊，彈簧與阻尼系統組成，其工作原理為當結構在外部激勵作用下產生振動時，會帶動TMD系統一起振動，TMD系統相對運動產生的慣性力反作用到結構上，調諧這個慣性力，使其對結構的振動產生抑制作用，從而達到減小結構振動反應的目的。

2 模型實驗分析

2.2 TMD安放位置對控制效果的影響

實驗模型所選結構自身特點以及所采用的激勵類型決定的，較大的高寬比使結構的柔度較大，結構在基底激勵作用下靠近下部的反應也較明顯，這已經為TMD效果的充分發揮提供了可能的空間。因此，在工程實際應用中TMD的安放位置應根據具體荷載和結構情況來定。

3 結論

通過振動臺試驗，分析了可變質量TMD在高寬比相對較大、柔度較高的鋼框架結構中的減震控制效果及其適用性。對得出的實驗數據進行分析，結果表明：首先，在基底激勵作用下，TMD的減震效果明顯，能很好地減小整體位移和層間位移。并且，通過保持彈簧剛度不變，以改變TMD質量來改變其頻率的方式在一定程度上更加經濟適用，尤其是對施工過程中結構的振動控制和結構按分振型振動控制有較高的應用價值。最后，本文所提出的變質量TMD仍有待改進：一方面手動變質量雖然經濟，但是智能性不強，將其改成半主動式的會有更大的利用價值。另外，變質量TMD質量和彈簧剛度的優化設計與選擇較為麻煩。對于這兩個問題的深入研究是今后工作的重點。

國家自然科學基金資助項目：批準號為51008051

參考文獻

[1] 吳波，李慧.建筑結構被動控制的理論與應用[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1997.

[2] 周福霖.工程結構減震控制[M].北京：地震出版社，1997.