摩擦阻尼器在高层建筑风振控制中的应用
结构设计中的振动控制
结构设计中的振动控制在现代工程领域，结构设计中的振动控制是一个至关重要的课题。
无论是高楼大厦、桥梁、机械装备还是航空航天器，都需要有效地控制振动，以确保其安全性、稳定性和正常运行。
振动，简单来说，就是物体在平衡位置附近的往复运动。
在结构中，振动可能由多种因素引起，比如风荷载、地震作用、机器运转、人群活动等。
如果对振动不加以控制，可能会导致结构的疲劳破坏、降低舒适度、影响设备的精度和可靠性，甚至造成严重的安全事故。
为了实现有效的振动控制，工程师们采用了多种策略和方法。
其中，被动控制是较为常见的一种。
被动控制主要是通过改变结构的固有特性，如质量、刚度和阻尼，来减少振动的响应。
例如，增加结构的刚度可以提高其自振频率，从而使其避开外部激励的频率范围，减少共振的发生。
在建筑结构中，常常通过增加梁柱的尺寸、使用高强度材料来提高刚度。
阻尼则是另一个关键因素。
阻尼能够消耗振动能量，使振动逐渐衰减。
在结构中，可以通过使用阻尼器来增加阻尼。
常见的阻尼器有粘滞阻尼器、金属阻尼器和摩擦阻尼器等。
粘滞阻尼器利用液体的粘性来消耗能量；金属阻尼器通过金属的塑性变形来吸收能量；摩擦阻尼器则依靠接触面的摩擦力来实现能量的耗散。
质量调谐阻尼器也是一种有效的被动控制装置。
它通过调整质量和刚度，使其与主体结构产生共振，从而将振动能量从主体结构转移到阻尼器上并消耗掉。
主动控制是振动控制中的另一个重要手段。
主动控制是指通过外部能源输入，实时监测结构的振动状态，并施加相应的控制力来抑制振动。
主动控制系统通常包括传感器、控制器和作动器。
传感器用于感知结构的振动信息，将其传递给控制器；控制器根据预设的算法和策略，计算出所需的控制力；作动器则根据控制器的指令施加控制力。
主动控制在一些对振动控制要求非常高的场合，如航空航天领域和精密仪器设备中，发挥着重要作用。
但主动控制也存在一些局限性，比如系统复杂、成本较高、可靠性相对较低等。
半主动控制则结合了被动控制和主动控制的特点。
阻尼器在结构工程中的应用研究
阻尼器在结构工程中的应用研究随着现代建筑技术的不断发展，结构工程领域也在迅速进步，阻尼器作为一种重要的调节装置，被广泛应用于建筑和桥梁工程中。
本文旨在探讨阻尼器在结构工程中的应用研究，并讨论其对结构性能的影响。
首先，我们需要了解阻尼器的基本原理。
阻尼器是一种可以消耗结构振动能量的装置，通过吸收和分散振动能量，减少结构的振动响应。
在结构受到外部力的作用下，阻尼器通过内部阻尼机构迅速吸收能量，阻尼器的加装能够有效减少结构的振幅和振动周期，提高结构的稳定性和抗震性能。
因此，在地震多发地区，阻尼器被广泛应用于抗震设计中。
其次，我们需要了解不同类型的阻尼器及其特点。
根据结构工程的不同需求，阻尼器可以分为液态阻尼器、摩擦阻尼器和液压摩擦阻尼器等。
液态阻尼器通过油液的粘性和摩擦特性来实现能量的消耗，具有较好的线性响应和稳定性。
摩擦阻尼器则通过摩擦力来减少结构振动，其特点是具有较大的耗能能力和较简单的结构形式。
液压摩擦阻尼器则结合了液态阻尼器和摩擦阻尼器的优点，具有较好的稳定性和耐久性。
接下来，我们需要探讨阻尼器在结构工程中的实际应用。
阻尼器在高层建筑中的应用可以显著减少结构的动态响应，提高整体的抗震性能。
例如，在上海的上海中心大厦中，采用了大规模的液态阻尼器系统，可以使建筑在地震或风荷载作用下减少60%的位移幅值，保证建筑物的安全性。
此外，阻尼器在桥梁工程中也有广泛应用，例如东京湾海底隧道的液压摩擦阻尼器系统，可以减少结构的纵向和横向位移，确保交通运输的顺畅和安全。
最后，我们需要分析阻尼器对结构性能的影响。
阻尼器的加装可以显著改善结构的动力特性，降低结构的共振频率，减少结构的振动幅值，提高抗震性能。
此外，阻尼器的加装还可以减少结构与周围环境的振动传递，保护结构和设备的完整性和稳定性。
然而，阻尼器的应用也存在一定的问题，如安装和维护成本较高，结构设计和施工难度大等。
综上所述，阻尼器在结构工程中的应用研究具有重要意义。
建筑抗震减震阻尼器
建筑抗震减震阻尼器建筑抗震减震阻尼器是用于提高建筑结构抗震性能的重要装置。
在地震发生时，抗震减震阻尼器能够大幅度减小建筑结构受到的地震力，有效保护建筑和人员的安全。
作用原理抗震减震阻尼器通过利用弹簧、阻尼器等元件，在建筑结构中引入阻尼、减震作用。
当地震力作用于建筑结构时，抗震减震阻尼器可以吸收和分散部分地震能量，减小结构的振动幅度，降低结构的破坏程度。
主要分类液体阻尼器液体阻尼器是一种常见的抗震减震器件，通过液体的粘滞性和摩擦力，吸收和分散地震引起的能量，有效减少建筑结构受力。
液体阻尼器适用于中小幅度的地震。
液压缓冲器液压缓冲器是一种能够提供较大减震效果的装置，适用于地震烈度较大的地区。
其通过活塞、油液等元件，实现对结构振动的控制和减缓。
摩擦减震器摩擦减震器利用摩擦力来提供减震作用，其结构简单，成本较低，适用于一些对减震性能要求不是特别严格的建筑。
应用范围建筑抗震减震阻尼器广泛应用于高层建筑、大跨度桥梁、工业厂房等建筑结构中。
特别是在地震频繁的地区，抗震减震阻尼器的使用更加重要。
案例分析高层建筑某高层建筑在地震发生时，由于安装了抗震减震阻尼器，成功减小了结构的振动幅度，避免了结构倒塌，在地震中保护了建筑物和内部人员的安全。
大跨度桥梁某大跨度桥梁安装了液压缓冲器作为抗震减震装置，在地震中起到了关键的作用，减小了桥梁的振动幅度，确保了桥梁的正常使用。
结语建筑抗震减震阻尼器是提高建筑结构抗震性能的重要手段，其通过各种原理和装置，为建筑结构在地震中提供了更为可靠的保护。
随着科技的不断发展，抗震减震阻尼器的研究和应用将会越来越广泛，为减少地震带来的损失做出更大的贡献。
高层建筑阻尼器
高层建筑阻尼器近年来，随着城市的发展和人们对舒适居住环境的追求，高层建筑正在越来越多地涌现出来。
然而，高层建筑在面对自然灾害以及地震等外界力量时，往往会遇到一系列问题，包括建筑物的摇摆、结构受损甚至倒塌等。
为了解决这些问题，工程师们开始探索并使用高层建筑阻尼器。
阻尼器，顾名思义，是一种能够减少或消除震荡、振动或摇摆的装置。
对于高层建筑，阻尼器的作用不仅仅在于减轻震动带来的不适感，更重要的是确保建筑物的安全性。
阻尼器有许多种形式，如摆式阻尼器、液流阻尼器、压电阻尼器等，每种阻尼器的工作原理和性能特点各不相同。
摆式阻尼器是一种常见且被广泛使用的阻尼器类型。
它由一个质量较大的金属球和钢线组成。
当建筑物发生摇摆时，摆式阻尼器会依靠重力和钢线的弹性作用，使金属球做出相应的运动，从而吸收震动能量。
这种阻尼器适用于抗击较小规模地震的高层建筑。
与之相比，液流阻尼器则适用于更大规模地震的防护。
它由主小船和从船组成，运用流体阻力来处理震动。
当地震发生时，流体在主小船和从船之间流动，从而减缓建筑物的震动。
液流阻尼器的设计必须精确，以确保其流体阻力与地震力之间的平衡，从而保持建筑的相对稳定性。
压电阻尼器是近来受到研究者关注的一种新型阻尼器。
它采用压电材料的特性，在建筑物遇到震动时产生电荷，进而产生电场，从而制造阻尼效果。
压电阻尼器具有高效率、体积小以及对环境的适应性强等优点，这使得它成为了学者们的研究焦点。
高层建筑阻尼器的设计和应用不仅需要考虑其性能和效果，还要注重实际工程中的可行性。
例如，在设计上，阻尼器的质量、弹性系数和数量等因素都需要与建筑物的特点相匹配。
工程师们还需计算阻尼器的安装位置，以确保它们能够正确地吸收震动能量。
此外，阻尼器的维护和保养也是一个不可忽视的问题，只有做好这些工作，才能保证阻尼器的长期可靠性。
除了在高层建筑中的应用，阻尼器也被广泛运用在其他领域，如航天器、桥梁和地铁隧道等。
它们为这些结构提供了额外的稳定性和安全性，使得人们的生活更加安全舒适。
新型转动摩擦阻尼器在建筑工程中的应用paper
新型转动摩擦阻尼器在建筑工程中的应用Imad Mualla 1，曹铁柱2，廖膺铨2（1丹麦DAMPTECH公司，哥本哈根, 2800; 2捷成工业，北京100005）[摘要] 介绍了丹麦Mualla博士研发的一种基于转动概念的摩擦阻尼系统，这种阻尼器工作原理清晰，模型种类多样，从制作到安装都非常简单。
对于地震、大风等动力荷载引起建筑结构的振动控制效果很好，目前已通过多个大型国际试验室的测试，并已在日本、印度和希腊等地震多发国家广泛应用。
这些测试研究和实际工程表明，转动摩擦阻尼器是采用消能减震技术的优选之一。
[关键词] 转动摩擦阻尼器;消能减震系统; 隔震系统中图分类号：文献标识码：文章编号：作者简介：Imad Mualla，DAMPTECH技术总监，Email：ihm@。
A new rotational friction concept damper for vibration control of buildingsImad Mualla 1，Cao Tiezhu 2，Kelvin Liu 2（1DAMPTECH ，Copenhagen，2800；2. Jebsen Industrial，Beijing 100005, China）Abstract：The latest technology of the rotational friction damper developed by Dr. Mualla from DAMPTECH, Denmark was introduced. The rotational friction damper has advantage of simplicity for both its construction and installation. The rotational friction damper has a wide-range of application. It can be applied to the structural seismic protection, wind resistance and other structural vibration control, al l with very proven results. The damper’s capability for energy dissipation has been extensively tested and studied in various leading laboratories and the technology is widely adopted in some countries with high earthquake-occurrences, e.g. Japan, India and Greece. Both the experiments and real-life projects show a very position result for the technology. Keywords：rotational friction damper; energy dissipation and seismic system; base isolation system0 前言结构设计中使用阻尼器的目的主要是帮助结构耗散地震输入能量,节省造价,保护结构和非结构在震动中的安全，避免破坏。
摩天大楼的“定海神针”，风阻尼器有什么作用？工作原理又是什么
摩天大楼的“定海神针”，风阻尼器有什么作用？工作原理又是什么你敢相信吗？你所处的高楼无时无刻不在晃动。
2021年5月18日，深圳赛格广场大楼出现晃动现象，15000人听从指挥，无一人伤亡，全部安全撤离，5月19日，大楼再次出现晃动，这不禁让我们感到唏嘘。
而在2019年8月份，位于上海浦东新区的上海中心大厦在台风利奇马的12级强风下，也发生了摇晃，不过很快便停了下来。
这都要归功于上海中心大厦顶部的“上海慧眼”风阻尼器。
那么风阻尼器到底是什么，它在高楼中又发挥了怎样的作用呢？世界排名前十的最高建筑中，有30%都安装了风阻尼器。
风阻尼器，全称叫调谐质量阻尼器，为了方便，我们叫它的简称TMD，TMD 由质快、弹簧与阻尼系统组成，主要是在高楼遭遇台风时，减小楼体的摇晃，以此来达到稳定楼体的作用。
如果大家有去过高楼顶部的，一定能发现大楼并不是巍然不动的，多多少少都会带点摇晃，大家也不用害怕，这是在工程设计师设计范围之内的。
一般来说，当距离地面10米处的风速达到5米/秒时，百米高空的风速就会达到20米/秒，而大部分的高楼，在风速达到10米/秒时，就会开始晃动。
这就使得高楼不仅需要足够坚硬，同时还要具备四两拨千斤的能力。
风阻尼器一般安装在高楼高层中间的位置，当强风吹过时，风阻尼器会随着楼体的晃动而摇摆，将强风带来的冲击力减弱耗散，达到缓冲减震的效果。
接下来咱们了解一下它的工作原理。
风阻尼器的工作原理是当强风来临时，先探测强风带来的冲击力对建筑物的造成的摇晃程度，然后在通过计算机控制装置上方悬吊的钢索，此时的风阻尼器通过传动装置经由弹簧和液压装置吸收来自楼体的摇晃，从而抑制建筑由于强风所引起的晃动。
可能有的人听不太懂，意思就是风朝哪个方向吹，风阻尼器就会朝着反方向摆动。
最具有代表性的就是中国台北的101大厦了，101大厦设置有世界上最大的风阻尼器，外观呈金色球体，直径达5.5米，总重量达到了680吨，同时它也是世界上唯一外露式，可供游客参观的风阻尼器。
建筑物地震防护设计中的阻尼器应用
建筑物地震防护设计中的阻尼器应用地震是自然界最为毁灭性的灾害之一，对建筑物的破坏程度常常让人惊讶。
因此，为了确保建筑物在地震中的安全性，地震防护设计变得至关重要。
在建筑物地震防护设计中，阻尼器的应用被广泛研究和应用，以有效减少地震对建筑物的影响和破坏。
一、阻尼器的定义和分类阻尼器是一种通过消散地震能量来减少结构响应的装置。
它能够将地震产生的能量转化为热能或其他形式的能量，从而降低结构的振动幅度。
根据其工作原理和机制的不同，阻尼器可分为摩擦阻尼器、流体阻尼器和液体阻尼器等几类。
1. 摩擦阻尼器摩擦阻尼器是利用材料之间的相对滑动产生摩擦力，将结构振动的动能转化为热能来减震的装置。
常见的摩擦阻尼器有摩擦滑移型和挤压型两种。
摩擦滑移型摩擦阻尼器通常由压力板、滑动板和压缩垫组成，通过调节压力和摩擦力的大小来实现减震效果。
而挤压型摩擦阻尼器则是通过材料在挤压过程中产生的摩擦力来降低结构的振动。
2. 流体阻尼器流体阻尼器通过流体的黏滞阻力来减小结构的振动。
流体阻尼器由流体阻尼器本体和流体缓冲区组成。
其工作原理是通过流体的粘度和流动阻力使结构的振动能量被流体吸收和消散。
3. 液体阻尼器液体阻尼器主要包括液压系列阻尼器和液体摩擦阻尼器。
液压系列阻尼器通过改变油液的流动路径和缓冲室容积来实现减震效果。
液体摩擦阻尼器通过扭转阻尼器和剪切阻尼器来使结构动力学特性发生改变，从而减小结构振幅。
二、阻尼器在地震防护设计中的应用阻尼器作为一种地震减震装置，被广泛应用于建筑物的地震防护设计中。
它们能够有效地消耗地震能量，保持结构的稳定性和整体完整性。
以下是阻尼器在地震防护设计中的几个应用场景：1. 建筑物结构阻尼器可以被安装在建筑物的主体结构中，例如高层建筑的框架结构或者桥梁的横梁。
通过在结构的关键位置安装阻尼器，可以降低结构的振动幅度，从而增强结构的抗震性能。
2. 悬索桥阻尼器在悬索桥的设计中也起到了重要的作用。
悬索桥作为一种特殊的桥梁结构，其横向和纵向的振动对桥梁的稳定性和车辆的安全性都有重要影响。
高层建筑风效应及风振控制分析
高层建筑风效应及风振控制分析摘要：科技的发展与应用，使高层建筑被普遍应用，在设计高层建筑的时候，需要注意风效应对其的影响。
既要满足居住需求，又要满足减少振动的要求，一般高层建筑风振控制有耗能减振系统、吸振减振系统、锚索控制、主动控制与混合控制系统等。
关键词：高层建筑；风效应；风振控制随着经济的飞速发展与科学技术的广泛应用，高强度材料在高层建筑行业被普遍应用，使高层建筑与高耸结构不断出现，为建筑行业带来新的革命，也为城市居民生产生活带来了新形式。
高层建筑师在设计过程中，注意力多集中于建筑的平面功能布置、外观合理与空间的有效利用上，很少考虑到高层建筑间气流的影响问题。
如果高层建筑群之间的布局不合理，会为业主带来极大的不便。
高层建筑的主要荷载为水平风荷载，相比于地震等振动作用，风力作用频繁且持续时间长，影响力要大得多，为防止高层建筑在风力作用下出现倒塌、结构开裂等问题，必然要对高层建筑的风效应及风振控制进行合理的分析，使高层建筑结构抗风设计满足实际生活使用需求、安全需求、舒适度需求等。
一、高层建筑风效应的数值分析以高层建筑小区风效应进行分析，常见高层建筑小区的布局有三种形式：行列式、错列式和周边式，针对这三种布局的高层建筑，利用计算机进行模拟数值分析，得出高层建筑群内气流流动速度，并分析其影响度。
数据举例：行列式为4排每排4栋，共计16栋；错列式为五排交错排列，共计18栋；周边式为4排，呈口字形排列，共计12栋。
行列式错列式周边式拟定风向为正北和正西北两种，风速5m/s。
按人在1.8米位置进行计算。
其数值结果对比分析如下：（一）正北风向时：行列式第三、四排的风速达最高；错列式在第一、二列的第四排侧；周边式在第一、三列第四排。
其涡流形式，除错列式中间位置出现涡流外，其他二种不出现或很少出现。
通过对风速的变化趋势进行对比发现：三种布局风速会沿建筑高速而增大，行列式排末高层的高速区可达5.8m/s；错列式高层高速区达7.7m/s；周边区则达6.8m/s。
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第２１卷第２期 石家庄铁道学院学报（自然科学版） Ｖ。１．２１ Ｎｏ．２ ２００８年６月ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＨＩＪＩＡＺＨＵＡＮＧ ＲＡＩＬＷＡＹ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ（ＮＡＴＵＲＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ）
摩擦阻尼器在高层建筑风振控制中的应用 温建明， 冯奇 （同济大学航空航天与力学学院，上海２０００９２） 摘要：将摩擦阻尼应用到高层建筑的风振控制，采用结构风振的时域分析方法对高层结构 的风振进行了研究，通过实例分析可以看出，摩擦阻尼器应用于高层结构的风振控制效果是非 常明显，可以使高层建筑顸层的振动最大位移降低了７１．５７％，振动最大加速度降低了７３．９５％。 关键词：摩擦阻尼器；高层建筑；风振控制；时域分析法 中图分类号：０３２４文献标识码：Ａ文章编号：１６７４—０３００（２００８）０２—０００５—０４
１ 引言 随着高强轻质材料的应用和建筑物高度的增加，高层建筑物的刚度不断下降，导致结构自振周期长、 阻尼小，风振效应十分明显。传统上采用的增加结构断面的抗风设计，不仅不经济，而且难以满足建筑物 刚度和舒适度要求。因此，通过设置附加控制装置来减小结构的风振反应已成为高层建筑发展的重要方 向 １ ４。。摩擦阻尼器是近年发展起来的一种控制装置，采用于摩擦减振，有些情况不必对原结构的质量、 刚度做任何修改，只要在结构适当部位加上干摩擦副，使其消耗能量，从而达到抑制振动的效果。对能量 消耗程度可通过改变结合面的正压力等因素来控制。干摩擦减振对温度及其他外部环境并不敏感，因而 具有明显的优越性和广阔的应用前景 ５ Ｊ。将干摩擦减振器应用于高层建筑，建立干摩擦减振器的力学 模型，提出干摩擦减振器对高层结构风振半主动控制的基本理论，并用实 例分析给出减振效果。
２干摩擦减振器的结构及力学模型 干摩擦减振器的示意图如图１所示。图１中摩擦减振器由主弹簧、摩 擦块、压紧弹簧、摩擦盖板、吊杆以及外壳组成。吊杆与摩擦盖板连接，摩 擦盖板与摩擦块压紧，压紧力可调。该减振器可以看作是一个在干摩擦力 作用下的单自由度系统，其动力学方程为 ，ｎ ＋厂＋ ，＝０ （１） 图１干摩擦减振器示意图
＝ － 式中，ｍ为摩擦盖板的质量 为除干摩擦之外的所有作用力的合力； 为干摩擦力， 为静摩擦力； 为
３结构风振控制的时域分析法 根据随机振动理论可以用计算机制造出人造振动的离散化时程记录，按照结构动力学的直接动力 法，将结构受控振动反应方程和控制装置运动方程离散化，就可以根据人造振动的时程记录，分步求出结
收稿日期：２００８—０４—１８ 作者简介：温建明女１９７２年出生副教授 基金项目：国家自然科学基金（１０７０２０５１）
维普资讯 http://www.cqvip.com ６ 石家庄铁道学院学报（自然科学版） 第２１卷 构在各个瞬时的受控振动反应 ］。 ３．１ 结构受控风振反应模拟计算的分步积分法 对于受控的高层或高耸结构，其在脉动风作用下的受控风振反应的方程可表示为 ［Ｍ］｛互｝＋［Ｃ］｛ ｝＋［Ｋ］｛ ｝＝｛Ｐ（ｔ）｝一［Ｈ］｛Ｕ（ｔ）｝ （３） 式中，｛Ｐ（ｔ）｝为脉动风荷载，｛Ｕ（ｔ）｝是控制力向量。对（３）式应用振型分解法，并只考虑其前ｒ个振型， 可得 ｛ ｝＋［２ ∞］｛ ｝＋［ ］｛ｑ｝＝｛Ｆ （ｔ）｝一［ ］｛Ｕ（ｔ）｝ （４） 式中，［ ］＝［ ］ ［ ｒ［刖，其中，［ ］为广义质量矩阵。｛Ｆ （ｔ）｝广义脉动风荷载。方程（４）也 可写成
＋２ ＋ ２ｑ。＝Ｆ （ｆ）一∑Ｌ０． （ｆ） ｉ＝１，…，ｒ （５）
式中， 为［己 ］第ｉ行 列元素。将（５）式表示成为对应于时间增量方程可得 △ ＋２ △ ＋ 。２Ａｑ ＝△Ｆ 一∑ △ Ｊ＝１ 式中，Ａｑ ＝ｑ （ｔ ＋】）一ｑ （ｔ ）；ＡＦ ＝Ｆ （ｔ ＋１）一Ｆ （ｔ ）；△Ｍ，＝ ，（ｔ ＋１）一Ｍ，（ｔ ）；ｔ ＋
时间增量。 在线性加速度的假定下，可以得出 △ ＝６［△ｇ 一 （ｔ ）△ 一 （ｔ ）△ ／２］／△ ＝３［△ｑ 一 （ｔ ）Ａｔ—ｑ” （ｔ ）Ａｔ ／６］／Ａｔ
（６） ＝ｔ ＋△ｆ，△ｆ为
（７） （８） 广义位移增量满足拟静力方程 Ａｑ ＝Ｐ ／ｋ （９）
式中，Ｐ ＝（△ 一∑ △ ）＋［６ （ｆ ）／Ａｔ＋３ （ｆ ）］＋２ ［３ （ｆ ）＋西 （ｆ ）Ａｔ／２１； ＝ ＋ ６／△ｆ ＋６ ／Ａｔ。若能求取在ｔ 到ｔ㈨＝ｔ ＋△ｆ时间增量中的广义脉动荷载增量△ 和控制力增量△ ， 那么根据上面方程就可得到在此时问增量中的广义位移增量△ｇ ，并进而得到广义速度 和广义加速度
。由此可得到ｔ 时刻结构的层位移和层加速度向量
ｆ｛ （ ）｝＝｛ （ｆ ）｝＋∑｛ ｝ ｛ （１０）
【｛互（ ）｝＝｛互（ｆ ）｝＋∑｛ ｝
如此循环计算，最终就可得到结构受控反应的时程曲线。 ３．２广义脉动风荷载的模拟计算 结构上的广义脉动风荷载是具有零均值的高斯平稳随机过程向量，其功率普密度函数矩阵为 ［ｓ ｝（ ）］＝［ ］［ｓ ］［ ｒｓＡ∞） （１１） 式中，［ ］＝［ ］一［ ］ ；［Ｓｐ］的元素为ｓ面＝ｐ ，的脉动风荷载互谱密度系数矩阵，其中，Ｐ ＝ ｅｘｐ｛＿ｌ — Ｉ／６０｝为脉动风荷载的相干函数， ， 分别为第ｉ和第 个脉动风荷载的作用高度，Ｐ ＝
，（ ） （ ） （ ） 。 ；ｓ，（ ）为脉动风的规格化功率谱密度函数。 根据随机过程的模拟理论，对于具有互功率谱密度函数矩阵［ｓ （ ）］的多维随机过程向量 ｛Ｆ （ｔ）｝，可用三角级数来模拟 ｍ ， （ ）＝∑∑ （ ）ＯＯＳ［Ｏ） ｔ—ＯＬ （ ）］＋６ （ ）ｓｉｎ Ｅ￣ｏ ｔ—ＯＬ （ ）］｝ （１２）
式中， ＝ ＋（ 一１／２）△ ，（ ＝１，…，ｒ），△ ＝（ 一 ）／ｍ，其中， 和 分别为频率域的起点 和终点，ｍ为等分数；ｒｚ （ ）＝ ２△ ｌ Ｈ咖（ ）ｌ ，６ （ ）＝ ２△ ｌ Ｈ （ ）ｌ ，（ｉ＝１，…，ｒ；ｐ＝
维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 温建明等：摩擦阻尼器在高层建筑风振控制中的应用 ７ １，…， ）； （ｋ）＝ａｒｃｔａｎ［Ｉｍ｛ （０９ ）｝／Ｒｅ｛ （０９ ）｝］， （０９ ）为Ｇ （０９）＝Ｓ （０９）／２，（ ，Ｊ＝１，…，ｒ） 所组成的双边功率谱密度矩阵分解的下三角矩阵［Ｈ（０９）］的第 行和第 列元素在０９＝ 时的值。 和７／ 为互相独立，且服从均值为零，标准差为１的高斯分布的随机数。 ３．３控制力的模拟计算 由公式（９）可知，要求得△ｑ 必须得到时间增量△ 中的控制力向量△ 对于控制装置本身也为一 振动系统，可对该系统采用与上述类似的分步积分的方法，以求得每一时间增量中的控制力增量。
４实例分析 采用Ｍａｔｌａｂ编制程序对一栋５０层的结构模型进行风振反应计算，在结构每一层设置一个摩擦阻尼 器，阻尼器通过支撑与结构相连，假定支撑为刚性支撑。 结构参数：５０层的某刚结构大楼，层高位４ ｍ，结构总高度为２００ ｍ，每层质量为９８０ ｔ，层间侧移刚度 为１．２×１０。ｋＮ／ｍ。计算时只考虑第一振型反应，高振型的影响被忽略。阻尼比取为０．０１。５０ ａ一遇的 基本风压为Ｗｏ＝０．６５ ｋＮ／ｍ ，地面粗糙系数 ＝０．２，重现周期调整系数 ＝１．１。 图２是根据随机振动理论，用随机模拟的方法由计算机得出一组离散化的广义脉动风荷载向量的时 程记录。 高层建筑顶层风振反应最大值比较：位移，控制前０．２４２ ７ ｍ，控制后０．０６９ ０ ｍ；加速度，控制前 ０．３５０ ８ ｍ／ｓ ，控制后０．０９１ ４ ｍ／ｓ 。可以看出，设置摩擦阻尼器后，可以使高层建筑顶层的振动最大位移 降低７１．５７％，振动最大加速度降低７３．９５％。 图３和图４是设置和未设置摩擦阻尼器两种情况下的结构顶层风振响应的时程对比，从图中可以看 出，对于高层建筑结构设置摩擦阻尼器后，结构的风振反应明显减小，减振效果很好。
蜷 娶
０－３ ０ ０．２ ０．１
蔓０ ０．１ 蕾
０．２
０－３ ０ ５０ １００ １５０ ２００ ２５０ ３００
ｔ／ｓ
图２脉动风时程模拟
０ ｌＯ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００ ｔｆｓ
图３结构顶层位移风振反应时程对比 ５ 结论 从实例分析的结果可以看出，摩擦阻尼器对高层结构的风振控制效果是非常明显的，可以使高层建 筑顶层的振动最大位移降低７１。５７％，振动最大加速度降低７３．９５％。但是，摩擦阻尼器参数和设置位置
维普资讯 http://www.cqvip.com ８ 石家庄铁道学院学报（自然科学版） 第２１卷 ０ １０ ２０ ３０ ４０ ５０ ６０ ７０ ８０ ９０ １００ ｔ／ｓ
图４结构顶层加速度风振反应时程对比 的不同隔振的效果也是不同的。另外，实际结构的复杂性以及风效应的随机性，对如何将摩擦阻尼器应 用到实际中，还有很多值得研究。
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Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｄａｍｐｅｒ ｉｎ Ｗｉｎｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ－ｒｉｓｅ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
Ｗｅｎ Ｊｉａｎｍｉｎｇ， Ｆｅｎｇ Ｑｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｔｏｎ￣ｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｄａｍｐｅｒｓ ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｎｄ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏ１．Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎ ａｎａｌｙｓｉｓ．ｔｈｅ ｗｉｎｄ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘａｍｐｌｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｄａｍｐｅｒｓ ｈａｖｅ ｏｂｖｉｏｕｓ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ－－ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉ－－ ｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｒｏｕｇｈ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｔｏｐ ｆｌｏｏｒ ｏｆ ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ７１．５７％，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ７３．９５％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｄａｍｐｅｒ；ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｗｉｎｄ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｉｍｅ—ｄｏｍａｉｎ ａｎａｌｙｓｉｓ （责任编辑车轩玉）