标志塔调谐质量阻尼器TMD减振控制分析与应用
桥梁TMD和MTMD减振控制及参数优化
桥梁TMD和MTMD减振控制及参数优化摘要：tmd（tuned mass damper,调谐质量阻尼器）减振系统在土木工程领域最初被应用于高层建筑与高耸结构振动控制，后来被引入到桥梁结构减振控制。
tmd减振系统系统通常由质量块、弹簧、阻尼器组成。
本文介绍了桥梁工程tmd和mtmd减振控制原理及参数优化方法。
关键词：调谐质量阻尼器，参数优化方法abstract：tmd (tuned mass damper, tuned mass damper) vibration isolation system was used in high-rise buildings and high-rise structure vibration control originally in the field of civil engineering, and was introduced to the bridge structure vibration control later. tmd vibration systems usually consist of mass, springs, dampers. tmd and mtmd vibration control principle and parameter optimization method of bridge engineering are introduced in this paper. key words：tuned mass damper, vibration control, parameter optimization method中图分类号：k826.16 文献标识码：a 文章编号：tmd（tuned mass damper,调谐质量阻尼器）减振系统在土木工程领域最初被应用于高层建筑与高耸结构振动控制，后来被引入到桥梁结构减振控制。
TMD减振原理与设计方法
TMD减振原理与设计方法TMD（Tuned Mass Damper，调谐质量减振器）是一种被广泛应用于建筑结构和桥梁等领域的减振装置。
它利用动力学原理和调谐效应，在结构震动频率处产生反向的质量振动，以达到减小结构振动的目的。
TMD减振原理主要包括质量-刚度法和质量-阻尼法。
1.质量-刚度法：质量-刚度法采用了动力学原理中的质量和刚度两个概念。
根据结构的振动频率和模态形状，选取合适的质量、位置和刚度，使得TMD和结构形成共振，从而通过反向作用达到减振的效果。
该方法主要依靠质量差异的原理，通过调整质量的大小和位置，使得TMD的振动频率与结构的主振动频率相匹配，形成共振，从而减小结构的振动。
2.质量-阻尼法：质量-阻尼法是利用质量和阻尼的相互作用原理，通过改变系统的阻尼特性来实现减振。
在该方法中，通过调整阻尼器的阻尼系数和位置，使得阻尼器与结构之间产生物理耦合，形成共振，从而吸收和耗散结构的能量，减小振动幅度。
该方法的优点是可以调整阻尼器的位置，适应任意的结构形态。
TMD的设计方法主要包括质量估计、模型选择和参数调整等。
1.质量估计：在设计TMD时，首先需要估计结构的振动特性，包括自振频率和振动模态。
通过理论分析或实测等方法，确定结构的特征频率和振型。
然后，根据结构的质量和振动特性，估计TMD的质量大小。
一般来说，TMD的质量应足够大，以确保能够产生足够的反作用力来减小结构的振动。
2.模型选择：TMD的选择与结构的振动特性密切相关。
根据结构的振动模态和频率，选择合适的TMD模型，包括单自由度TMD、多自由度TMD和连续系统TMD 等。
一般来说，对于单自由度结构，可以选择单自由度TMD进行设计；对于多自由度结构，可以选择多自由度TMD或者连续系统TMD进行设计。
选择合适的TMD模型是确保减振效果的关键。
3.参数调整：TMD的参数调整是设计中的重要环节。
主要包括质量、位置和刚度的调整。
通过调整TMD的质量、位置和刚度等参数，实现TMD的频率调谐，使其与结构的振动频率形成共振，从而达到减振的目的。
调谐质量阻尼器(TMD)在高层抗震中的应用
调谐质量阻尼器（TMD）在高层抗震中的应用摘要：随着经济的发展，高层建筑大量涌现，TMD系统被广泛应用。
越来越多的学者对TMD系统进行研究和改进。
本文介绍了TMD系统的基本工作原理，总结了其各种新形式，分析了它的研究现状，并指出了两个新的研究方向等。
关键词：TMD系统高层建筑抗震原理发展应用The use of the tuned mass damper in the seismic resistanceof the high-rise buildingAbstract：With the economic development, the high-rise buildings spring up, then, the tuned mass dampers are extensively used. More and more scholars research and improve the tuned mass damper. This thesis introduces the operating principle of the tuned mass damper，summarizes many new forms of the tuned mass damper, analyzes its research status and even points out two new research directions.Keyword: the tuned mass damper the high-rise building seismic resistance principle development use1.引言随着社会经济的快速发展，城市人口密度不断增长，城市建筑用地日益紧张，高层建筑成为城市化发展的必然趋势[1-3]。
高层及超高层建筑的不断涌现，加上建筑物的高度和高宽比的增加以及轻质高强材料的应用，导致结构刚度和阻尼不断下降。
调谐质量阻尼器TMD
NO.4 TMD能否用于抗震 1、进行风时程工况下TMD方案与阻尼器方案减震效果对比 由表可见，在加设TMD或阻尼器以后，楼层加速度、基地位移角、基底剪力和弯矩都有明显 改善，且本次试验的阻尼器方案减振效果尚略优于TMD方案。
NO.4 TMD能否用于抗震
2、进行地震程工况下TMD方案与阻尼器方案减震效果对比
NO. TMD在工程上的应用 3二、纽约Citicorp中心
Citicorp中心高279m，大楼底部仅设 置了4根粗大的柱子支撑整个大厦，水 平刚度较柔，在强风作用下，水平摆 动很大，该大楼最后采用了约 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，建筑物可以用一个约为20000t的 简单模态质量表设计，TMD固定于其 上形成图二所示的2-DOF系统。实验 结果和实际观测显示，TMD能将建筑 的风致加速度水平减少约50%。
TMD构造布置的多样性
NO.2
各种形式的TMD
TMD构造布置的多样性
TMD在工程上的应用
NO.3
一、澳大利亚悉尼Centerpoint塔 TMD在工程上的应用
安装TMD的第一个结构是悉尼的Centerpoint塔。作为结构的供 水和防火设施，塔的水箱和一个液压吸振器一起被设计到TMD中 用以减小风致运动。水塔悬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中间锚固环上以进一步控制第二振型 的振动。加速度测定结果表明，风致加速度响应减少了40%— 50%。 单摆型TMD结构的例子还包括加拿大多伦多CN塔、位于日本 Osaka的水晶塔等。其中高157m的水晶塔也利用了置于结构顶部 的储水箱作为单摆TMD。
D在工程上的应用
三、合肥电视塔 NO.3 由加速度响应比例来看，最优的频率比和最优阻尼比分别是1.02和 0.07。最大的加速度减振率达到了49%。 为获得电视塔风振响应的最大减振率 需要进行TMD参数的优化分 析从而确定TMD的三个重要参数即质量、频率和阻尼比。由于电视 塔的风振响应是以第一振型为主，故TMD 应调谐至结构第一阶频 率。设计时水箱总质量为60000kg，故TMD质量即为60000kg， 因而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与结构第一振型的频率比和TMD阻尼比可计算出 各种控制情况下电视塔(以第12质点响应为代表)和TMD的位移和 加速度响应。
调谐质量阻尼器(TMD)的研究综述+祁丽丽+土木工程学院
调谐质量阻尼器（TMD）的研究综述工程力学祁丽丽（河南理工大学土木工程学院，河南焦作 454003）摘要：本文对调谐质量阻尼器（TMD）的构造及工作机理进行了分析，归纳总结了TMD的发展阶段，并举例阐述了TMD在结构振动与控制方面的应用，从而说明TMD在土木工程防灾减灾技术中发挥着重要作用，由此可见TMD具有良好的发展前景和研究价值。
关键词：调谐质量阻尼器，吸振器，阻尼器，减振作用A General Statement to the Research of Tuned Mass DamperQI Li-li( Institute of Civil Engineering, Henan Polytechnic University，Jiaozuo 454003，China）Abstract：The structure and working mechanism of tuned mass damper are analysed in the article and it summarizes the development stages of TMD and illustrates the applications of TMD in structural vibration and control.Thus TMD plays an important role in disaster prevention and reduction technology . From the article we can learnTMD has good development prospect and the research value.Key words：t uned mass damper;absorption isolator;damper;damping effect1 引言随着结构振动控制技术的迅速发展，调谐减振技术的理论研究变得更加成熟，应用也更加广泛。
TMD减振原理与设计方法
调频质量阻尼器减振原理及设计方法一、减振原理及TMD构造一、减振原理应用范围：桥梁（主梁、塔）、高层建筑、高耸结构、输电线（防振锤）调频质量阻尼器系统由固体质量、弹簧和阻尼元件组成，它将阻尼器系统自身的振动频率调整到结构振动的主要频率附近，通过TMD与主结构间的相互作用，可实现能量从主结构向调频质量阻尼器系统的转移，达到减小主结构振动的目的。
模态质量、模态刚度和频率一、基本构造－竖向TMD1、阻尼单元-提供TMD系统必要的阻尼2、质量导向系统-保证质量块沿设计的方向运动3、质量块-提供TMD系统的质量4、弹簧系统-提供TMD系统必要的刚度5、支座系统-将TMD与主结构相连低频结构的静伸长问题一、基本构造－水平TMD1、阻尼单元-提供TMD系统必要的阻尼2、质量导向系统-保证质量块沿设计的方向运动3、质量块-提供TMD系统的质量4、弹簧系统-提供TMD系统必要的刚度5、支座系统-将TMD与主结构相连一、基本构造－水平摆式TMD 复摆单摆L m d θt t=0u d u L g d /=ωu L m d u+u l u+u l +u d L g d 2/=ω!!25,1.0m L Hz f d ==mL Hz f d 5.12,1.0==一、TMD的基本形式一、TMD组成部分质量块——质量块。
调频质量阻尼器中使用的质量块可以是混凝土块、装铅的钢箱等，质量可达数百吨。
质量块的大小由质量比μ确定，一般选取0.01<μ<0.05。
阻尼器——阻尼一般由油阻尼器、黏滞阻尼器或黏弹性阻尼器提供；在使用黏弹性阻尼器时，应尽量避免阻尼器的刚度显著改变调频质量系统的振动频率。
目前另外一种应用较多的阻尼实现方式是电涡流阻尼，电涡流阻尼器由永磁体和导电板组成电涡流阻尼原理导体以速度V通过磁场而引起的电涡流，F=CV理想黏滞阻尼一、TMD组成部分弹簧——功能是提供恢复力维持质量块振动，钢丝螺旋弹簧，单摆和弹性悬臂梁都可以作为TMD的弹簧。
某标志塔MR-TMD减振系统风振控制分析
２ 脉 动 风荷 载 的模拟
根据风荷载规范 ， 当地基本风压 ０ ．５ｋ ｍ ， 工程场 ：０ ４ Ｎ／ ２该 地 为 ｃ类 地貌 ， 面粗糙度 ａ ．２ 梯度 风高 度 Ｈ ０ 按 地 ＝０ ２ ， ＝４ ０ｍ，
较好 ； 振为宽带激 励或 结构 的 响应是 多个 振型都 起 作用 时 ， 当激
关键词 ： 一 ＴＭＤ， 风振 控制 ， 时程 分析
中图分类号 ： Ｕ３ １３ Ｔ １ ．
’
文献标识码 ： Ａ
引言
竖 向串联 多 自由度体 系各 质点 的质 量 由杆 件 （ 简体 ） 玻 含 和
Ａ ２ ０ 随着我 国经济建设 的不断发展 ， 高耸 结构和高层建 筑大量兴 璃幕墙 的 自重 集 聚而成 。在通 用三 维有 限元 分析 程序 Ｓ Ｐ ０ ０ 中建立该塔 的三维模型 ， 据柔度法可获 得该塔 的竖 向串联 多 自 根 建 。由于高 耸结构 高度 的增加 ， 可避免 地带来 了 刚度变柔 、 不 结 由度体 系的刚度矩阵。经计算可得 标志塔 的各 阶频 率 ， 如表 １所 构 阻尼减小 易产生高 频振 动 和大 幅变形 等一 系列 问题 。传 统 的 做 法是 不断增加 结构 自身 刚度 ， 种 方法 不 仅 大大 增 加工 程 造 这 示列 出了采用柔 度法与 Ｓ Ｐ ０ Ａ ２ ０计算 的前 ３阶频 率 的对 比 ， 比 经
刚度 、 阻尼等参数 。 至 ４ ．０ｍ， ０ ０ 外径从标高 ６０ ．０ｍ处的 ３０ ．０ｍ线性渐变 到 １８ 及其 质量 、 ．０ｍ； 内外钢筒 由 ｔ ０ｎｎ 厚加劲板 连接 ， ＝２ ｑ２ 相邻加 劲板 相隔 ３ 。均 匀 ３ ２ 控 制效 果分 析 ６， ．
设置在 内外筒之 间。骨架 ４ ．５ｍ 以上是天线 部分 ， ８３ 采用 ９根 钢 多 自由度结构 ＭＲ～ ＴＭＤ系统在模拟风荷 载作用下 的运动微
调谐质量阻尼器_TMD_对大跨度楼面的减振效果分析_叶飞
的最大值在跨中，因此将 ＴＭＤ 放在跨中附近。本工
程比较了几种不同的 ＴＭＤ 布置方式，以求得最优
－５－Βιβλιοθήκη ·上海建设科技 ２０１４ 年 第 ４ 期·
规划与设计
的 ＴＭＤ 方案。 ２．３．１ ＴＭＤ 质量的影响
在工程中常用的 ＴＭＤ 质量比在 １％￣５％之间。 钢梁安装不同质量的 ＴＭＤ，其中，刚度系数、阻尼系 数如表 ２ 所示。
表 ３ 不同质量比下的减振效果
质量比 ／％
０ １ ２ ３ ５
跨中节点最大 位移 ／ｍｍ
１２．６ ４．１ １．６ １．４ １．１
跨中节点最大 速度 ／ｃｍ·ｓ－１
１８．７ ５．１６ ２．５５ ２．１６ １．７３
跨中节点最大 加速度 ／ｍ·ｓ－２
２．８５ ０．７７ ０．５８ ０．４９ ０．４０
从表 ３ 可以看出，质量比在 １％、２％、３％和 ５％ 时，对应的减振率分别为 ７３％、８０％、８３％和 ８６％， 质量比越大，减振效果越好，质量比在 ２％ 时已能 满足英国规范 ＢＳＩ 的规定。
近年来，随着新型轻质高强度材料的日益运用 以及对建筑美学和使用功能的追求，建筑结构中出 现了越来越多的大跨度楼面。随着跨度的不断增 加，大跨度楼面的基频不断降低，其楼面振动问题 也日益突出。ＧＢ ５００１０ 一 ２０１０《混凝土结构设计规 范》第 ３．４．６ 条就该问题做出了规定［１］。该条文基于 舒 适 度 的 要 求 ，对 混 凝 土 楼 盖 结 构 的 竖 向 自 振 频 率，设计人员需根据使用功能的要求进行验算， 并且规定了大跨度公共建筑的竖向基频不宜低于 ３ Ｈｚ。然而目前许多大跨度楼面梁往往不能满足规 范的这条要求。根据以往工程实例，３０￣５０ ｍ 跨度的 单跨简支钢梁的截面高度通常是在 １．２０￣１．６０ ｍ，计 算和实测结果都表明，钢梁的基频和行人正常行走 时的频率接近［２］。结构的竖向基频取决于自身的质 量和刚度，直接增加刚度、减小质量是提高基频的 最直接方法，但大跨度梁刚度的增加往往会同时导 致质量的同量级增加，故提高频率的效果不明显。 基于上述情况，工程界这十几年发展起来很多种消 能减振技术。该技术从被动控制的角度入手，通过 在主体结构上增设消能减振装置，增大结构整体的 阻尼，将能量迅速耗散，从而满足楼面舒适度的要 求。调谐质量阻尼器（Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒｓ，ＴＭＤ）系 统就是一种常用的消能减振装置。它由固体质量、 弹簧和阻尼器组成。它有自身的振动频率和阻尼， 通过改变质量或刚度调整阻尼器子系统的自振频 率，可使其接近主结构的基频。当主结构受振动时， 子结构就会产生一个与结构振动方向相反的惯性 力作用在结构上，使主结构的振动反应衰减，以满 足主结构舒适度的要求。
TMD调制阻尼器在桥梁工程中的应用
TMD调制阻尼器在桥梁工程中的应用王秀艳【摘要】This paper briefly introduces the bridge vibration caused by the pedestrian dynamic load typically in history and the working principle of TMD modulation damper. This paper enumerates the successful practices of TMD modulation damper used for the vibration attenuation of long-span pedestrian suspension bridges and beam bridges by the engineering cases. Finally this paper prospects the expected development of vibration dampers.%简要介绍了历史上典型的人行动载引起的桥梁振动问题,以及TMD调制阻尼器的工作原理.以工程案例的形式分别列举了TMD调制阻尼器减振装置用于大跨人行悬索桥减振、梁桥减振的成功实践.最后对减振装置的预期发展进行了展望.【期刊名称】《城市道桥与防洪》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】4页(P198-199,目录21-目录22)【关键词】TMD调制阻尼器;减振装置;人行悬索桥;梁桥【作者】王秀艳【作者单位】天津城建设计院有限公司,天津市 300122【正文语种】中文【中图分类】U443.70 引言历史上曾发生军人列队齐步过桥时的动载作用导致桥梁破坏的事件，当时人们仅认识到这是由于共振引起，直到2000年英国千禧桥在开通当日即发生过度横向振动事件，并且发现其他桥上也有过同样的过度振动现象发生，才引起了前所未有的广泛重视。
《2024年人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》范文
《人行激励下步行桥竖向TMD减振分析》篇一一、引言随着城市交通的快速发展，步行桥作为城市交通的重要组成部分，其安全性和舒适性日益受到人们的关注。
在人行激励下，步行桥的振动问题尤为突出，这不仅影响行人的行走舒适度，还可能对桥梁的结构安全造成威胁。
为了解决这一问题，学者们提出了调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，TMD）这一减振装置。
本文将针对人行激励下步行桥竖向TMD减振进行分析，以期为相关工程提供理论依据和实践指导。
二、TMD减振原理及应用TMD是一种被动控制装置，其基本原理是通过调谐质量与主结构形成一种反向运动，从而达到减小主结构振动的目的。
在步行桥中，TMD被安装在桥梁的适当位置，通过调整其质量和弹簧刚度等参数，使其与桥梁的竖向振动形成反向运动，从而达到减振效果。
TMD在国内外许多大型桥梁工程中得到了应用，如南京长江大桥、香港青马大桥等。
这些工程实践表明，TMD能够有效减小桥梁在人行激励下的竖向振动，提高行人的行走舒适度。
三、人行激励下步行桥竖向振动分析人行激励是指行人在桥梁上行走时产生的动态力。
由于人行步频、步速等因素的影响，人行激励具有随机性和复杂性。
在人行激励下，步行桥的竖向振动主要表现为低频振动，这种振动对人体舒适度影响较大。
因此，分析人行激励下步行桥的竖向振动特性，对于评估桥梁的舒适度和安全性具有重要意义。
四、人行激励下步行桥竖向TMD减振分析针对人行激励下步行桥的竖向振动问题，本文采用TMD进行减振分析。
首先，通过建立桥梁和人行激励的数学模型，分析桥梁在人行激励下的竖向振动特性。
然后，根据TMD的减振原理，确定TMD的参数（如质量、弹簧刚度、阻尼等），并将其安装在桥梁的适当位置。
最后，通过数值模拟和实验测试等方法，分析TMD对桥梁竖向振动的减振效果。
五、结果与讨论经过分析，本文发现TMD能够有效减小人行激励下步行桥的竖向振动。
具体表现为：安装TMD后，桥梁的竖向位移和加速度均有所减小，行人的行走舒适度得到提高。
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图 4 部分结构振型
213 无控制时结构顺风向风振响应计算 将模拟出的风荷载时程加载到相应的各节点 ,采
用线性模态叠加法 ,保守计算取总体结构的阻尼比为 0101 ,利用 SAP2000 计算出无控时脉动风振反应结果 见表 2 ,塔体脉动风振反应的部分时程曲线见图 5 。
32
标高Πm
X 向最大位移/ mm Y 向最大位移/ mm
研究应用了结构振动控制技术减小塔体动位移响 应和加速度放大效应 。综合现有的研究 ,工程界的成 功经验及标志塔结构力学特点 ,选用稳定性好的被动 控制手段对标志塔进行风振控制 。调谐质量阻尼器 ( TMD) 相对于调谐液体阻尼器 ,计算分析比较容易实 现 ,传力途径及控制目标明确 ,也没有粘滞阻尼器的泄 漏和安装复杂等问题 。
2) 在用振型分解法分析 TMD 各参数影响并初步 确定合 理 范 围 值 的 基 础 上 , 应 用 SAP2000 程 序 对 带 TMD 装置的整体结构进行较精确的时程分析 ,通过对 比分析优化 TMD 各技术参数 。 31211 振型分解法
钢制塔式结构的动力计算模型一般采用多自由度 集中质量体系 ,在风荷载作用下的响应基本以第 1 振 型为主 (研究资料显示第 1 阶振型提供的响应在 80 % 以上) ,对塔式结构控制第 1 振型的振动一般即可达到 工程实用精度 。
Oscillation reduction control analysis and application research of tuning mass damping ( TMD) equipment of the signal tower of Henan Provincial Art Centre Wang Shu1 , Yan Weiming2 , Ge Jiaqi1 , Ji Jinbao2 , Liang Haitong1
48145m 处取 210m ,60m 处为
0 ,中间段按线性分布 ,幕墙
及其 他 联 结 件 重 量 取 约 为
111kNΠm2 , 按集中质量加到
各节点 。采 用 里 兹 向 量 法 进行 模 态 分 析 , 计 算 了 前
图 3 计算模型
200 阶振型 ,前 20 阶结果见表 1 ,部分振型见图 4 。
i =1
脉动风的卓越周期约为 1min ,远大于结构的自振
周期 (一般不超过 5s) ,因此结构位移由拟静态分量和
共振响应分量组成 ,由传递函数复数模的积分得 :
∫+ ∞ | -∞
Hq (ω)
| 2 Sf (ω) dω =
1 ω4
+
π 4ξeqω31
Sf
(ω1
)
ξeq
= ξ1
+
A1ξdλ4
+
μφ2jξdλ(ξd + ξ1λ) B1ξ1λ3 + (2 C1 - μφ2j )ξdλ2
无控时脉动风振反应
Байду номын сангаас
表2
591375 (装
48145
361725 101325
饰塔最高点) (塔顶标高点) (分段点) (分段点)
- 40178 43131
- 18171 18193
- 9169 - 0111 10136 - 0112
图 5 塔顶位移时程曲线
在考虑风振高度系数后 ,塔顶最大组合水平位移
当在结构的第 j 自由度处安装一个质量为 md 、阻 尼为 cd 、弹簧刚度为 kd 的 TMD 装置时 ,应用振型分解
法求得结构在任意点 m 的位移均方值为[3] :
n
n
σ2xmTMD =
∑∑ <2m
∑ ∫ i =1
<i <ρj ij Pi Pj
j =1 n
mi <2i
+∞
|
-∞
Hq (ω) | 2 Sf (ω) dω
2 标志塔无控制时风振响应分析 211 脉动风荷载的模拟
根据建筑结构荷载规范 ( GB50009 —2001) 的要求 , 按 50 年重现期 , 郑 州 基 本 风 压 为 0145kNΠm2 , C 类 地 貌 ,风 载 体 形 系 数 按 保 守 估 计 取 最 大 值 112 。根 据 Davenport 风速谱 ,模拟出脉动风速时程 ( 图 1) ,考虑风 速高度系数影响 ,将不同高度处的风荷载平均分配到 各节点 。选取步长 0105s ,采点1 200步 ,共计 60s 的时 程 。将模型分成 23 段 ,分别模拟出了各段节点处的脉 动风荷载时程 ,见图 2 。
为 1135 × 401782 + 431312 = 80mm ,即为 1Π675 塔高 > 1Π1 000塔高 ,因此在不考虑风振控制措施情况下 ,塔结 构刚度不满足设计安全控制要求 。 3 TMD 系统技术参数研究确定 311 TMD 设置位置确定
TMD 控制装置安装于结构的顶层 ( 主振型位移最 大处) 控制效果最好 。但控制装置的设置更大程度上 取决于建筑空间的要求 ,尽量安装于不影响建筑功能 的部位 。根据标志塔的结构体形特点 , TMD 控制装置 设置于标高 46115～48145m 空间筒体内 。 312 TMD 质量 、刚度和阻尼技术参数确定
TMD 设置位置确定后 ,通过调整 TMD 系统与主体 结构的质量比 、频率比 、阻尼比等参数 ,使 TMD 系统能 吸收 更 多 的 能 量 , 进 而 减 轻 主 体 结 构 的 振 动 响 应 。 TMD 各项技术参数的优化确定如下 :
1) 应用方法简单 、概念直接的随机振动频域振型 分解法求解出能直接反映 TMD 减振控制效果的等效 阻尼比ξeq 的计算公式 ,寻找 TMD 各技术参数对 ξeq 的 影响规律并估算出 TMD 各技术参数的合理范围值 。
图 1 模拟的风速功率谱
密度函数与 Davenport 谱对比
图 2 顶点处各节点 风荷载时程
212 结构动力特性分析
建立了精细的实体模型 ,见图 3 ,应用 SAP2000 进
31
行计算 分 析 。模 型 于 标 高
610m 处 与 基 础 固 接 , 标 高
610m 处 钢 管 直 径 取 310m ,
(1 China Aeronautical Project and Design Institute , Beijing 100011 , China ; 2 Beijing University of Technology ,Beijing 100124 ,China) Abstract :For Henan Provincial Art Centre , the signal tower , 60m high and 3m maximum diameter wide , belongs to a high2slender structure , which creates vibration effect under wind vibration and therefore impacts on the structural safety reliability. Based on the model and time2history analysis of the tower together with its self2vibration character , the passive tuning mass damping ( TMD) control equipment is employed. As a result , optimum location , stiffness , mass and damping for the TMD control equipment is achieved , as well as the optimum design of TMD control equipment and its whole structural vibration reduction control are finished. Finally , the TMD control equipment in this project achieves the design goal of wind resistance and vibration reduction control , on the basis of the indication of laboratory test as well as in2situ debugging and test result. Keywords: dynamic wind response ; tuning mass damping ( TMD) equipment ; frequency ratio ; mass ratio ; damping ratio ; vibration reduction control
+ 4ξ1ξ2dλ+ ξd
式中 :ξ1 为结构自重阻尼比 ;μ= mdΠM13 ,为质量比 ;λ
= ωdΠω1 ,为频率比 ; A1 = (1 + μφ2j ) 2 ; B1 = μφ2j + 4 (1 +
μφ2j )ξ2d ; C1 = 2ξ21 + 2 (1 + μφ2j )ξ2d - 1 。
ξeq就是反映设置了被动调频质量阻尼器的结构
第 38 卷 第 12 期
建 筑 结 构
2008 年 12 月
标志塔调谐质量阻尼器 (TMD) 减振控制分析与应用
王 树1 , 阎维明2 , 葛家琪1 , 纪金豹2 , 梁海彤1
(1 中国航空工业规划设计研究院 ,北京 100011 ; 2 北京工业大学 ,北京 100124)
[摘要 ] 河南艺术中心标志塔高 60m ,最大直径仅 310m ,属于高耸高柔结构 ,在风作用下容易产生明显的振动效 应 。在模态分析和时程分析的基础上 ,结合标志塔自振特性 ,采用被动式调谐质量阻尼器 (TMD) 控制装置 。设计研 究了 TMD 控制装置的位置 、刚度 、质量和阻尼的优化问题 ,完成了 TMD 控制装置的优化设计和结构整体结构减振 控制设计 。试验室测试及安装完成后 ,现场调试与测试结果显示 ,工程中的 TMD 达到了抗风减振控制设计目标 。 [ 关键词 ] 风振响应 ; 调谐质量阻尼器 (TMD) ; 频率比 ; 质量比 ; 阻尼比 ; 减振控制