地震作用下高层结构建筑振动控制分析_secret
地震作用下高层建筑的振动分析
文章编号:1004-9762(2003)03-0265-03地震作用下高层建筑的振动分析Ξ柳长江1,2,李志宏3,明文卉4(11内蒙古科技大学建筑与土木工程学院,内蒙古包头 014010;21西安建筑科技大学土木工程学院,陕西西安710055;31平顶山工学院,河南平顶山 467000;41包头市规划局,内蒙古包头 014030)关键词:ANSY S;高层建筑;振动分析;地震作用中图分类号:T U973 文献标识码:A摘 要:用ANSY S程序自带的开发语言ADP L,可用来计算高层建筑在地震荷载作用下的响应,直接绘出结构各层位移图、弯矩图和结构各层层间位移以及顶点侧移在地震荷载作用下的响应,其结果直观、可靠,可供分析研究和设计参考.Analysis on the vibration of high buildings caused by earthquakeLI U Chang2jiang1,2,LI Zhi2hong3,MI NG Wen2hui4(1.Architecture and C ivil Engineeing S ch ool,UST Inner M ong olia,Baotou014010,China;2.C ivil Engineering S ch ool,X i’an University of Architecture and T echn ology,X i’an710055,China;3.P ingdinshan Institute of T echn ology,P ingdinshan467000,China;4.Baotou P lan Bureau,Baotou014030,China)K ey w ords:ANSY S;high building;vibration analysis;seismic actionAbstract:The responds of high buildings at the time of earthquake were calculated by using the program with empolder ADP L language in AN2 SY S program.Maps of the displacement,the m oment and the peak side displacement of every floor can be drawn directly.The results are direct and credible,which are useful for further reference in design and study. 建筑结构要同时承受垂直荷载和水平荷载作用.在低层结构中,水平荷载产生的内力和位移很小,通常可以忽略;在多层结构中,水平荷载的效应(内力和位移)逐渐增大,而到高层建筑中,水平荷载将成为控制因素.水平荷载一般包括风荷载和地震荷载.在地震区,水平荷载常常以地震荷载为主[1].因此,用现代振动理论来考虑地震荷载对高层建筑的影响具有重要的理论意义和实用价值.1 地震作用下结构振动的基本方程及公式 地震作用可分为水平方向和竖直方向.本文主要分析水平地震荷载作用对高层建筑的影响.将框架结构的高层建筑作为平面杆系统结构进行分析,结构的振动方程为[2]:[m][¨x]+[c][x]+[k][x]=-[m][¨x g],(1)式中,[m]为质量矩阵;[c]为阻尼矩阵;[k]为刚度矩阵;[¨x g]为地震时地面运动的加速度.2 地震反应谱的确定文献[3]采用相对于重力加速度的绝对最大加速度,即S a/g与体系自振周期T之间的关系作为设计用反应谱,且 α=S a/g,(2)式中,α为地震影响系数.此反应谱由4部分组成:当T<011s时:α=[0.45+10(η2-0.45)T]αmax;(3)当0.1s≤T≤T g时: α=η2αmax;(4)当T g≤T≤5T g时: α=T gTγη2αmax;(5)当T>5T g时: α=η2012γ-η1(T-5T g)αmax,(6)2003年9月第22卷第3期包头钢铁学院学报Journal of Baotou University of Iron and S teel T echnologySeptember,2003V ol.22,N o.3Ξ收稿日期:2003-06-23作者简介:柳长江(1965-),男,河南武陡人,内蒙古科技大学副教授,西安建筑科技大学博士研究生,主要从事钢结构稳定性研究1式中,T 为结构自振周期(s );T g 为特征周期;η1为直线下降段的下降斜率调整系数,有: η1=0102+0105-ζ8;(7)η2为阻尼调整系数,由式(8)确定,且当η2<0155时,取η2=0155. η2=1+0105-ζ0106+117ζ;(8)γ为衰减指数,有: γ=0.9+0.05-ζ0.5+5ζ,(9)ζ为阻尼比.3 振动分析将上述反应谱引入通用的有限元分析程序AN 2SY S 中,通过建立模型、振型分析、谱分析,得到在设计谱作用下建筑结构的响应谱.上述过程用ANSY S 程序自带的开发语言APD L 编成程序可计算一般建筑结构的振动问题(程序从略).下面以图1所示某12层框架结构为例.柱截面为矩形,600mm ×600mm ,梁截面为矩形,300mm ×600mm ,砼材料为C40,其E =3.25×104N/mm 2,泊松比μ=012,Ⅱ类场地土,抗震设防裂度为8度,最大地震影响系数αmax =0116,特征周期T g =0135,结构阻尼比为0102.采用beam3单元类型,通过程序分析,其前三阶振型如图2所示,结构各层层间位移如图3所示,弯矩图如图4所示,顶点侧移的响应如图5所示.图1 框架计算简图Fig.1 Simplified diagram of caculation图2 振型图Fig.2 Oscillation mode diagram (a)第1振型;(b )第2振型;(c )第3振型图3 层间位移响应Fig.3 F loor 2to floor displacement response图4 弯矩图Fig.4 B ending moment diagram662包头钢铁学院学报2003年9月 第22卷第3期图5 顶点侧移响应Fig.5 Top sidew ay move response4 结论(1)本文利用ANSY S软件强大的APD L语言,并经过二次开发,对高层建筑进行地震反应分析,得出并直接绘出结构各层位移图、弯矩图和结构各层层间位移以及顶点侧移.(2)在水平方向地震波的作用下,框架呈弯曲型变形.(3)由图4可以看出,弯矩分布为底部梁、柱弯矩最大,越往上部越小.(4)由图5可以看出,第1振型下的侧移最大,故按第1振型来考虑地震作用是可行的.(5)由图3可以看出,结构的薄弱环节发生在结构的中下部,层间位移较大,成为整个结构的薄弱环节,在设计时应加以注意.参考文献:[1] 包世华,方鄂华1高层建筑结构设计[M]1北京:清华大学出版社,1990.[2] 王光远,等1结构动力学[M].北京:科学出版社,1985.[3] G B50011—2001,建筑抗震设计规范[S].知识窗如何防止连铸喷嘴的堵塞 连铸喷嘴堵塞是很多钢厂在生产现场遇到过的难题之一1它不仅增加了维修的工作量,更主要的是严重影响工艺质量,易造成事故,影响成本1一般来说,可以考虑采取以下途径予以解决:(1)加强过滤和水处理1特别是加强供水系统的过滤和水质控制1但这还不够,还应在阀门室后加简易并联双过滤器1其优点是:①前后设压力表,过滤器内是否堵塞一目了然;②需要清洗时不占用作业时间;③清洗很方便1很重要用途的喷嘴,可以考虑在喷淋管接头处或喷嘴入口处加过滤,这可以解决阀门室管路锈蚀和检修时不慎掉入管路的杂物.(2)选用耐磨性能好的喷嘴1从某厂的使用看,原用的喷嘴半个月就必须拆下来清洗,重新装上后多数不好用.更换后,在同样的供水条件下使用效果良好1分析原因,与新喷嘴的内腔表面耐磨性能好、不易粘结有关1经过分析,喷嘴的堵塞物主要是氧化铁、氧化钙和氧化硅,这些材料如同水泥、涂料一样,不断在喷嘴内腔粘结、累积叠加,最终堵塞了喷嘴1(3)采用通孔大的喷嘴1同样流量但不同生产厂的喷嘴通孔不一样大,喷嘴结构不同通孔也不同1比如日本喷雾公司一种新型椭圆喷嘴,在相同的压力流量下,其通孔是普通的广泛用于板坯的椭圆喷嘴的两倍,也不易堵塞1选择新型喷嘴,比如选用矩形喷嘴纵向布置,用于小方坯或板坯,不仅喷射距离可以远一些,防止喷嘴被撞坯或烧坏,而且一个喷嘴的覆盖面积相当于两个或多个一般圆锥形喷嘴,单个喷嘴的流量大、通孔大,自然不容易堵塞1摘录自《中国冶金报》2003-09-02(3)762柳长江等:地震作用下高层建筑的振动分析。
超高层建筑的风振与地震响应分析
超高层建筑的风振与地震响应分析随着城市化进程的不断加速，超高层建筑的兴起成为现代城市的一道亮丽风景线。
然而，由于其高度和结构特点，超高层建筑在面临风振和地震的时候存在一定的风险。
因此，进行针对性的风振与地震响应分析显得十分必要。
一、风振分析1.风振现象超高层建筑受到风力作用时，会产生风振现象。
当风通过建筑物引起周围气流幅度的波动时，会导致建筑物产生共振，进而引起建筑物的摇晃现象。
2.风振原因风振是由于风对建筑物的作用力引起的。
一方面是由于风对建筑物的外表面产生的压力差，另一方面则是由于建筑物自身的气动力引起的。
3.风振测量为了对超高层建筑的风振进行分析，一种常用的方法是通过安装风力测量仪器进行实时监测。
风力测量仪器可以记录下风的方向、风速和风力周期等数据，有助于建筑师了解到风对建筑物的影响。
4.风振抑制为了减少超高层建筑的风振，可以采取一系列的措施，如增加建筑物的整体刚度、合理设计建筑物外形，或者采用风洞试验等方法。
二、地震响应分析1.地震现象地震是地壳发生剧烈震动的自然现象。
当地震发生时，超高层建筑会受到地震波的作用，并产生相应的响应。
2.地震原因地震是由地壳运动引起的，可以分为板块运动引起的地震和火山地震两种。
超高层建筑所在地的地壳活动程度，决定了其面临地震风险的大小。
3.地震分析方法为了对超高层建筑的地震响应进行分析，可以采用有限元方法。
该方法可以把建筑物分为很多小块，通过计算每个小块的振动特性，并将其耦合起来，从而得到整个建筑物的地震响应。
4.地震设计超高层建筑在设计的时候，需要考虑到地震的影响，因此需要进行地震设计。
地震设计包括选择合适的地震烈度、确定地震力的作用方向和大小、设计合理的抗震结构等等。
结语超高层建筑的风振与地震响应分析是对其结构稳定性和安全性进行评估的重要手段。
通过对风振和地震的分析，可以发现并解决存在的问题，确保超高层建筑在面对自然灾害时能够安全稳定。
因此，在超高层建筑的规划和设计过程中，应该重视风振与地震响应分析的重要性，并采取相应的措施保障建筑物的安全。
高空建筑模型引发震动分析
高空建筑模型引发震动分析引言：随着城市化的发展，高空建筑的设计和建造正日益成为城市发展的重要组成部分。
然而，高空建筑的建设不仅需要满足美观、安全等基本要求，还需要对建筑的震动进行仔细分析。
高空建筑模型引发的震动问题，一直以来都备受关注。
本文将就高空建筑的震动问题进行分析，并提出一些解决方案，以保证高空建筑的安全性。
一、高空建筑模型的震动形式1.自然震动：自然震动是指由地震、风力、交通振动等引起的外力震动。
地震是最常见的自然震动源，它具有较为厉害的震动程度，可以对高层建筑产生严重影响。
2.人为震动：人为震动是指由人们活动引起的波动，如人的行走、楼层的振动等。
虽然人为震动相对于自然震动来说较小，但当大量人员集中在一层建筑物上时，人为震动的效应仍会对高空建筑产生一定影响。
二、高空建筑模型震动引发的问题1.结构安全性：高空建筑受到地震和风力等外力的作用，当震动超过建筑物结构所能承受的极限时，会导致建筑物的倒塌或部分结构的损坏，威胁人们的生命安全。
2.舒适性：高空建筑震动会对人们的体验产生不利影响。
当高空建筑在遇到自然或人为震动时，会引发建筑物本身的振动，造成人们在楼层上产生晃动感，从而影响人们的正常活动、工作和休息。
3.建筑物结构寿命：震动会对高空建筑的结构和材料产生不可逆转的损伤，加速建筑物的老化和寿命减少。
三、高空建筑模型震动减缓的解决方案1.合理的结构设计：高空建筑应该采用合理的结构设计，增加建筑物的抗震性能。
如采用混凝土结构或钢结构，结构布置和横向刚度应当合理设计，以增强建筑的稳定性和刚度。
2.如实的模拟实验：在设计和建造高空建筑之前，进行模拟实验是非常必要的。
通过合理的模拟实验，可以对建筑物在不同条件下的震动情况进行测试，以评估高空建筑的安全性和稳定性。
3.安全监测系统：安装高精度的监测系统，对高空建筑的震动情况进行实时监测和分析。
这种系统可以及时发现建筑物的震动情况，及时采取预防措施或进行抢险处理，保障人们的生命和财产安全。
高层住宅结构施工方案抗震设计与振动控制
高层住宅结构施工方案抗震设计与振动控制一、引言高层住宅项目的结构施工方案是保证建筑物安全性与稳定性的重要环节。
其中，抗震设计与振动控制是必不可少的考虑因素。
本文将探讨高层住宅结构施工方案在抗震设计与振动控制方面的关键要素和策略。
二、地震抗震设计1. 基本概念地震抗震设计是指通过合理设计和构造，使结构在地震作用下能够承受地震力引起的变形和损伤，并确保人身和财产安全。
2. 设计原则（1）合理选择结构体系：根据地震区域和建筑性质，确定适合的结构体系，如框架结构、剪力墙等。
（2）考虑地震力载荷：根据地震区域的地震烈度，合理计算地震力的大小，并对结构进行设计和构造。
（3）采用抗震构造措施：如设置抗震支撑、加强节点连接等，提高结构的整体抗震性能。
（4）合理设置剪力墙和剪力筋：剪力墙和剪力筋是抗震的重要组成部分，合理设置可以提高结构的抗震能力。
3. 施工管理（1）材料质量检验：确保使用的建材符合相关标准，并进行必要的质量检测。
（2）施工组织与人员培训：合理组织施工工艺，指定专人负责抗震施工工作，并进行相关培训，提高施工人员的专业水平。
（3）质量监控和验收：通过严格的质量监控和验收制度，确保施工质量符合抗震设计要求。
三、振动控制策略1. 振动源识别与评估（1）振动源识别：通过技术手段，确定可能引起振动的源头，如机械设备、交通运输等。
（2）振动评估：评估振动对建筑物的影响程度，包括振动频率、振动幅度等。
2. 振动控制措施（1）结构控制措施：通过设计合理的结构控制系统，如减振器、阻尼器等，降低振动对建筑的影响。
（2）材料和构造控制措施：采用吸震材料、减振构造等，改善结构的振动特性。
（3）设备和工艺控制措施：优化设备的布局和选型，通过合理的运行工艺控制振动的产生和传播。
（4）环境振动控制措施：加强周围环境的噪声和振动控制，减少对建筑物的干扰。
四、案例分析以某高层住宅项目为例，项目位于地震频发地区，抗震设计和振动控制成为重点考虑因素。
高层建筑地震力学分析与减震措施
高层建筑地震力学分析与减震措施随着城市化进程的加速，高层建筑在现代城市中扮演着重要的角色。
然而，地震是一个可能威胁到高层建筑安全的自然灾害因素。
因此，高层建筑的地震力学分析和减震措施成为了设计和建造过程中必须重视的问题。
首先，我们来探讨高层建筑地震力学分析的重要性。
地震力学是研究地震引起的地面运动及其对结构物产生的影响的科学。
对于高层建筑而言，地震力学分析是评估建筑物在地震中的稳定性和安全性的关键步骤。
通过了解建筑物的地震行为和力学特性，工程师可以确定地震作用对建筑物的影响，并为设计和施工提供合理的指导。
高层建筑地震力学分析中的一个重要概念是地震响应谱。
地震响应谱描述了结构物在地震中所受到的加速度、速度和位移随时间变化的情况。
通过使用地震响应谱，工程师可以评估建筑物的地震性能，并确定是否需要采取额外的减震措施。
在高层建筑的地震力学分析过程中，减震措施无疑是一个关键的问题。
减震措施旨在减轻地震作用对建筑物产生的影响，提高建筑物的抗震能力。
一种常见的减震措施是使用隔震装置，例如基础隔震装置和结构隔震装置。
这些装置能够减少地震能量传输到建筑物的效果，从而减少地震对建筑物的损坏程度。
此外，混凝土结构的柔性设计也是一种常见的减震措施。
在设计过程中，考虑到混凝土的延性和塑性行为，可以在地震中吸收和分散地震能量。
这种设计方法不仅提高了结构的抗震能力，还使建筑物在地震中更加可靠和稳定。
不仅如此，高层建筑的结构的选择和施工过程也对抗震性能起着至关重要的作用。
通过选择适当的结构形式，如剪力墙、框架结构和钢结构等，可以提供更好的抗震性能。
此外，在施工过程中严格控制质量，确保施工工艺符合设计要求，也是确保建筑物抗震性能的关键。
要注意的是，高层建筑的地震力学分析和减震措施并不是一成不变的。
随着科学技术的进步和经验的积累，这些分析和措施也在不断演变和改进。
因此，工程师和设计师需要及时了解最新的研究成果和技术进展，并将其应用于实际的建筑设计和施工中。
高层建筑结构施工中的振动控制
高层建筑结构施工中的振动控制高层建筑是现代城市发展的标志之一，其建设不仅涉及到设计、施工等方面的问题，还需要考虑到建筑的振动控制。
因为高层建筑的振动会对周围环境和人的生活产生一定的影响，因此在施工过程中采取有效的措施进行振动控制是非常重要的。
首先需要了解高层建筑施工过程中所产生的振动。
在高层建筑的施工过程中，各种机械设备的运行、钢筋混凝土的浇筑以及施工车辆的行驶等都会产生振动。
这些振动会通过建筑结构传递到地面和周边环境中，给周边建筑物和人的生活带来不利影响。
因此，如何有效控制这些振动成为了亟待解决的问题。
其次，针对高层建筑的振动问题，可以采取的措施有很多。
其中一种常用的方法是在建筑结构中设置阻尼器。
阻尼器是一种能够吸收和消散振动能量的装置，通过引入阻尼器可以有效地降低建筑结构的振动幅度。
在高层建筑的结构设计中，可以考虑使用液体阻尼器、摩擦阻尼器等不同类型的阻尼器来控制振动。
这些阻尼器的设计和选择需要考虑到建筑的结构特点和工程要求，以达到最佳的振动控制效果。
除了阻尼器之外，还可以通过改变建筑结构的刚度来控制振动。
建筑结构的刚度是指结构对外力响应的能力，其大小决定了结构的振动特性。
通过在结构设计中合理选择材料和断面尺寸，可以控制建筑结构的刚度，从而降低振动的幅度。
例如，在高层建筑的设计中，选择高刚度的结构体系和使用高强度的材料，可以有效地提升结构的抗震性能和减小振动。
此外，合理安排施工工艺和施工过程也是控制振动的重要手段之一。
在高层建筑的施工中，可以采取一些措施来降低振动的产生。
例如，在混凝土浇筑时采用渐进式施工方法，避免一次性浇筑过大的体积，可以有效地减小振动的产生。
同时，在运输大型设备和材料时，可以采用缓慢行驶、减速等措施，减小振动的强度。
这些施工措施需要在施工方案中细化和明确，并在实际的施工过程中严格执行。
总之，高层建筑结构施工中的振动控制是一个复杂而重要的问题。
通过合理选择阻尼器、调整结构刚度以及优化施工工艺和过程，可以有效地控制振动的产生和传播。
高层建筑结构抗震设计现状及措施分析
05
高层建筑结构抗震设计的优化 建议与发展方向
高层建筑结构抗震设计的优化建议
优化结构体系
加强构件设计
采用合理的结构体系，如框架-核心筒结构 、筒中筒结构等，以提高结构的整体性和 抗震性能。
对关键构件进行详细设计，如梁、柱、墙 等，确保其具有足够的承载力和延性，以 防止构件在地震中发生破坏。
考虑地震动特性
高层建筑结构的消能减震措施
阻尼器
通过在建筑物结构中设置阻尼器，吸 收和消耗地震能量，降低结构的地震 反应。
调谐质量阻尼器
通过在建筑物顶部设置调谐质量阻尼 器，利用地震时产生的惯性力来抵消 地震能量，降低结构的地震反应。
高层建筑结构的加固措施
抗震加固
通过加强结构构件的连接和支撑 ，提高结构的整体性和抗震能力
02
高层建筑在地震中容易产生过大 的加速度和位移，导致结构破坏 和倒塌。
高层建筑结构抗震设计的基本原则
采取合理的建筑结构 形式和体系，增强结 构的整体性和稳定性 。
考虑地震动特性，采 取有效的抗震措施， 如隔震、减震等。
提高结构构件的强度 和刚度，确保构件之 间连接的可靠性和稳 定性。
高层建筑结构抗震设计的现状和发展趋势
细化，提高设计效率和准确性。
绿色环保
注重绿色环保理念，采用环保材料和节能 技术，降低高层建筑在建设和使用过程中 的能耗和环境影响。
多元化结构体系
探索和发展多种结构体系，以满足高层建 筑多样化的功能和造型需求，同时提高结
构的抗震性能。
跨学科合作
加强与地震工程、岩土工程等相关学科的 合作，共同研究高层建筑结构抗震设计的 关键技术和方法，推动该领域的发展。
国内外高层建筑抗震设计规范 和标准不断完善，强调结构的 性能设计和细部构造。
建筑结构的隔震、减振和振动控制
建筑结构的隔震、减振和振动控制一、本文概述随着社会的快速发展和科技的进步，建筑结构的隔震、减振和振动控制成为了土木工程领域的重要研究方向。
地震、风振、机械振动等外部因素都可能对建筑结构产生破坏，严重时甚至威胁到人们的生命安全。
因此，如何有效地隔绝、减少和控制这些振动带来的影响，成为了建筑设计和施工中不可忽视的问题。
本文旨在全面介绍建筑结构的隔震、减振和振动控制的基本原理、技术方法和实际应用。
我们将首先概述隔震、减振和振动控制的基本概念和重要性，然后详细分析各类振动控制技术的原理、特点和应用范围。
在此基础上，我们将深入探讨建筑结构隔震、减振和振动控制的设计方法、施工技术和评价标准。
通过具体案例分析，展示这些技术在实际工程中的应用效果和经济效益。
通过阅读本文，读者可以深入了解建筑结构隔震、减振和振动控制的基本理论和实践方法，为未来的建筑设计和施工提供有益的参考和借鉴。
我们也期望通过本文的探讨，能够推动建筑结构振动控制技术的进一步发展，为社会的繁荣和进步贡献力量。
二、隔震技术建筑物与基础之间设置隔震层，以隔离地震波对建筑物的直接作用，从而减小建筑物的地震响应。
隔震技术的基本原理是利用隔震层的柔性和阻尼特性，延长建筑物的自振周期，避开地震能量集中的频段，同时消耗地震能量，达到减小地震对建筑物破坏的目的。
隔震层通常由橡胶隔震支座、阻尼器、滑移隔震支座等构成。
其中，橡胶隔震支座以其良好的弹性和耐久性，在隔震技术中得到了广泛应用。
阻尼器则通过吸收和消耗地震能量，进一步减小建筑物的振动幅度。
滑移隔震支座则利用滑移面的摩擦力来消耗地震能量，实现建筑物的隔震。
隔震技术的应用范围广泛，包括住宅、学校、医院等各类建筑。
在实际工程中，需要根据建筑的结构特点、地震烈度、场地条件等因素，选择合适的隔震技术和隔震层设计方案。
同时，隔震技术的实施需要严格遵守相关规范和标准，确保隔震层的质量和性能。
隔震技术的优点在于其能够有效地减小建筑物的地震响应，保护建筑物免受地震破坏。
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地震作用下高层结构建筑振动控制分析
摘要：通过对高层结构楼板振动的控制研究，分析了在高层结构中设置减震耗能装置(TMD)对结构楼板加速度的影响，证明了在建筑物顶层施加TMD装置可以减小结构在地震作用下的加速度响应。
关键1词：振动控制；TMD；高层结构；加速度
1引言
如何采取经济、高效、可靠的措施来减少地震所造成的损失，已成为众多学者和工程师极为热衷研究的课题。
高层结构在地震作用下产生振动，会使人们感到不舒适，从而影响建筑物的正常使用。
并且，对舒适度的研究表明，弯曲振动时，起决定作用的是所考虑点的最大加速度值［1］，因此，在研究地震作用下高层建筑楼板振动时，加速度响应的最大值起决定作用。
本文利用MATLAB编程计算了有控条件下与无控条件下楼板加速度响应的最大值，并进行分析比较，证明了在结构顶层施加TMD装置能够减小地震作用下的楼板加速度响应。
2 结构振动控制方法
结构振动控制是研究建筑物在动力荷载作用下，控制结构状态反应(速度、加速度、能量反应等)的理论和方法，它以结构的减振为研究目的，可以划分成主动控制、混合控制和被动控制。
本文主要采用被动控制中的调谐质量阻尼器（TMD）对高层楼板进行研究。
在建筑物顶层设置TMD装置来控制结构的动力响应，使结构的动力响应数值控制在一定的范围内是一种有效的结构控制方法。
它最早是由DenHarton在40年代提出的，目前有两种形式：悬吊式和支撑式两种。
图1所示的悬吊式TMD系统，是将质量块悬吊在结构上，并将弹簧和阻尼器系统设置在悬吊的质量块与结构之间。
图2所示的支撑式TMD系统，是将质量块用摩擦系数极小的支撑系统支撑在结构上，并将弹簧和阻尼器系统设置在支撑的质量块与结构之间。
目前，利用TMD对高层结构进行位移控制研究的较多，而利用TMD对高层结构的加速度控制研究的较少，本文将利用支撑式TMD对高层结构加速度响应进行振动控制研究。
图1悬挂式TMD系统图2 支撑式TMD系统
3 TMD－结构的动力平衡方程
3.1单自由度结构体系TMD －结构的动力平衡方程
TMD 主结构动力平衡方程
)()(t f t p ky y c y
m T -=++ （1） 式中：m ――主结构的质量；
c ――主结构的阻尼；
k ――主结构的刚度；
y ――主结构的位移；
f T (t)――结构在振动过程中所受到的控制力；
p(t)――结构所受到的等效地震力。
TMD 子结构动力平衡方程
)(t f y k y c y
m T T T T T T T =++ （2） 式中：m T ――TMD 系统的质量；
y T ――TMD 系统的位移；
c T ――TMD 系统的阻尼；
k T ――TMD 系统的刚度。
3.2多自由度体系的TMD －结构动力平衡方程
TMD 主结构动力平衡方程
)]([-)]([]][[]][[]][[T t f t p y k y c y
m =++ （3） 式中：［m ］――主结构的质量阵，
［c ］――主结构的阻尼阵；
［k ］――主结构的刚度阵；
［y ］――主结构的位移阵；
［p(t)］――结构的等效地震力；
［f T (t)］――结构在振动过程中所受到的控制力。
TMD 子结构动力平衡方程
)(t f y k y c y
m T T T T T T T =++ （4） 式中：m T ――TMD 系统的质量；
y T ――TMD 系统的位移；
c T ――TMD 系统的阻尼；
k T ――TMD 系统的刚度。
4 计算实例
算例 某混凝土框架12层，层高均为4m ，1至6层层质量为9.545×104 Kg ，7至11层层质量为
9.145×104Kg ，12层层质量为8.735×104 Kg ，1至6层层间刚度为1.2006×108N/m ，7至12层层间刚度为5.506×107N/m ，结构周期1.55s ，利用MA TLAB 编程计算在地震作用下的结构的动力响
反应，得到结构最大位移为0.0342mm ，最大加速度u
＝0.342m/s 2>[u ]＝0.30 m/s 2，不满足舒适度的要求;在结构顶层加上TMD 后，其中，TMD 质量为4.4692×104 Kg ，结构的最大位移0.0167mm ，
结构的最大加速度u ＝0.167 m/s2<[u ]＝0.30 m/s2，满足舒适度要求，其中，位移的减振率为51.17%，加速度的减振率为51.10%，证明了TMD有比较明显的减振效果。
图3 有控及无控位移时程曲线
图4 有控及无控加速度时程曲线
5 结论
通过对高层建筑在地震作用不加TMD装置与加TMD装置后的加速度数值进行比较分析，证明了在建筑物顶层施加TMD装置可以减小结构在地震作用下的加速度响应。
因此，在高层结构中可以在结构顶层设置TMD装置，能达到一定的减振效果，满足高层结构使用的舒适度要求。
参考文献：
[1] 李春祥，熊学玉，胡俊生．TMD-高层钢结构系统按规范抗风设计方法[J]．工业建筑，2000，30(4)，1-4
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