高层建筑吸振器的最佳参数

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高层建筑防震与减振

高层建筑防震与减振近年来，随着城市化的发展和科技水平的提高，高层建筑在城市的天际线上层出不穷。

然而，高层建筑面对的一个重要问题就是地震安全性。

地震是一种破坏性力量，对高层建筑的结构和稳定性造成巨大威胁。

因此，在高层建筑的设计和建设过程中，必须针对地震进行防护，即加强防震设计和采取减振措施。

一、防震设计1. 基础设计：高层建筑的基础是支撑整个建筑的关键，因此在设计过程中必须考虑地震荷载的作用。

合理的基础设计可以分散地震能量，减少震动对建筑物的影响。

2. 结构设计：高层建筑的结构设计也是防震工作中的重要一环。

采用抗震墙、钢筋混凝土框架、剪力墙等结构形式可以提高建筑物的整体抗震能力。

同时，利用计算机仿真和模拟技术进行结构分析也是防震设计的常用手段。

3. 材料选择：选择抗震性能良好的材料对高层建筑的防震设计至关重要。

高强度钢材、高性能混凝土等材料可以有效提高建筑物的整体抗震性能。

二、减振措施1. 针对建筑物的自振频率：根据建筑物的自振频率，可以采取一系列的减振措施。

比如，通过调整建筑物的高度、质量、刚度等参数来改变其自振频率，从而减少地震引起的共振效应。

2. 动力减振器：动力减振器是一种被广泛应用在高层建筑中的振动控制装置。

它通过减少或消除建筑物的动态振动，从而降低地震引起的破坏。

常见的动力减振器包括液体阻尼器、摩擦减振器、负质量减振器等。

3. 避震设备：在高层建筑的设计中，可以设置一些灵活的避震设备，如隔震支座、防震橡胶等，用以减少地震能量传递到建筑物的主体结构，保护建筑物的安全。

三、新技术应用随着科技的不断进步，一些新技术也逐渐应用于高层建筑的防震与减振工作中。

1. 三维打印技术：三维打印技术可以制造出形态各异的建筑结构，通过优化结构的设计，提高了建筑物的整体抗震性能。

2. 智能感知技术：利用传感器、控制系统等技术，可以实时监测建筑物的振动情况，及时发现异常，并采取相应的减振措施。

3. 超高层结构材料：随着材料科学的发展，一些新型高性能材料也逐渐应用于高层建筑的结构设计中，如碳纤维、高强度钢材等，提高了建筑物的整体抗震能力。

第十二讲—动力吸振器

切向无外力，故切向加速度为0
( ) Rθ cosϕ + Rθ 2 sinϕ + r θ +ϕ = 0
cosϕ ≈ 1,sinϕ ≈ ϕ,θ ≈ ω
ϕ
+
R r
ω 2ϕ
=
R+ r
r
θ0ω 2
sin ωt
单摆运动方程
16
机械与运载工程学院
单摆运动方程单摆固有频率
ϕ
+
R r
ω 2ϕ
=
R+ r
r
θ0ω 2
sin ωt
x2
无阻尼动力吸振器系统
m2
m1、 k1：主系统的质量和弹簧刚度
k2 x1
m1 上作用有简谐激振力
F1 sin ωt
m1
阻尼动力吸振器：
k1
质量 m2 弹簧 k2
4
无阻尼动力吸振器
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左图：一阶模态响应；中间：动力吸振器；右图：二阶模态响应 5
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⎡ ⎢⎣
X1 X2
⎤ ⎥⎦
⎡X1 ⎤
⎢ ⎣
X
2
⎥ ⎦
=
F1 Δ
⎡⎢k2 ⎣
− m2ω k2
2
⎤ ⎥ ⎦
X 0 = F1 / k1
X1 =
1− Ω2
X 0 Ω4 − (2 + μ)Ω2 +1
X2 =
1
X0 Ω4 − (2 + μ)Ω2 +1
7
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4 X1 / X0
2
X2 / X0
μ = 0.3 X1 =
1− Ω2
反共振

吸振器

§15-9
（变形能最大），速度为零（动能为零）。对这两个特定时刻，根据能量守恒
定律得：
Umax=Tmax
位移幅值
ω
. v y Y ( x) cos( t )
※求Umax ，Tmax
设： y( x, t ) Y ( x) sin(t ) l l l 1 1 2 2 1 2 Tmax m ( xv dx )Y 2 ( x)dx 2 (t ) m ( x)Y 2 ( x)dx ) m ( x cos ※求频率 2 02 2 0 0 l 2 EI[Y ( x)]2 dx l 2 0 l 1 1 l EI[ ( xy 2 dx 1 22 UU EI )] dx sin (lt ) EI[Y ( x )]2 dx Y max 2 x 2 20 2 0 m[Y ( )] dx miYi 2 0 x 2 0 12 如梁上还有集中质量mi， Yi为集中质量mi处的位移幅值。
如图示对称结构在对称荷载作用下。
k11 k22 , k12 k21
与ω2相应的振型是
Psinθt m l/3 l/3
Psinθt m l/3
Y12 k12 2 2 =－1 k 22 2 m k11 2 m k12 k 21 2 2 m Y22 k11
当θ=ω2 ，D0=0 ，也有：对称体系在对称荷载作用下时，只有当荷载频率与对称主振型的自 2 D1 P k 22 2 m2 k12 P2 振频率相等时才发生共振；当荷载 P k 22 2 m k12 P 0 1 频率与反对称主振型的自振频率相 2 D2 P2 k11 2 m1 k 21P 等时不会发生共振。同理可知：对 P k11 2 m k 21P 0 1 称体系在反对称荷载作用下时，只有当荷载频率与反对称主振型的自 D1 D2 不会趋于无穷大，不发生共振， Y1 , Y2 振频率相等时才发生共振。 D0 D0 共振区只有一个。

动力吸振器基础变形及参数优化

第 36 卷第 4 期2023 年8 月振动工程学报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 4Aug. 2023动力吸振器基础变形及参数优化隋鹏1，申永军1，2，温少芳2（1.石家庄铁道大学机械工程学院，河北石家庄 050043；2.石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室，河北石家庄 050043）摘要: 在Voigt吸振器的基础上进行变形，设计了一种接地刚度吸振器，提出了基于固定点理论的改进方法，计算出系统固定点坐标的闭式解。

使用解析和数值方法研究了主系统响应最大幅值，并根据固定点幅值特征进行全局优化，推导出最优固有频率比和最优阻尼比设计公式。

通过数值仿真验证了解析解的正确性。

在谐波力激励下，与局部、全局优化后的Voigt吸振器和接地阻尼吸振器进行对比，发现接地刚度吸振器经全局优化后的响应峰值和接地阻尼吸振器一致，均小于Voigt吸振器的全局优化峰值和接地阻尼吸振器的局部优化峰值，减振频带宽度最大。

与同样应用全局优化的接地阻尼吸振器相比，接地刚度吸振器在接地阻尼吸振器的减振频带内减振性能更好，达到常用阻尼比所需的子系统质量更小。

关键词: 动力吸振器；接地刚度；参数优化；固定点理论中图分类号: O328； TH113.1 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）04-0979-09DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.04.011引言动力吸振器（Dynamic Vibration Absorber，DVA）的概念自Frahm［1］于1909年提出至今，作为一种简单、高效的被动振动控制设备得到了广泛的研究和应用。

文献［2⁃3］在无阻尼吸振器［1］的基础上引入阻尼，设计出经典的Voigt⁃DVA，拥有着更宽的减振频带和更好的减振效果，并且提出了固定点理论进行参数优化，将所得的最优设计公式总结到专著中。

高层建筑结构分析中计算参数合理取值解析

取值范围（ ≥ 0， ≤地下室层数） I. 该层以下的X和Y向平动自由度受约束（其它4个自由度不约束），水
平位移约束为零。注意嵌固层约束与柱底约束不同。 II. 无地下室但将地梁作为结构1层输入的计算模型，嵌固层号填1。 III.最大嵌固层层号优先于有侧约束地下室层数。 IV.嵌固层的刚度不应小于上层的2倍。大多数工程地下室与首层刚度比
1 SATWE设置嵌固层号不影响内力计算； 2SATWE地下室侧约束参数为土层水平抗力系数的比例系数M（N/m4）。用M值求出的地下室侧向刚度约束呈三角形分布，在地下室顶层处为0，并随深度增加而增加。M的取值范围一般在2.5—100之间，在少数情况的中密、密实的沙砾、碎石类土取值可达100—300。设为嵌固时填负值。
高层结构分析中计算参数合理取值解析
主要内容
1、总体计算参数合理取值 2、构件属性参数合理取值 3、弹性计算分析结果的判断 4、建筑结构抗震性能分析计算参数
1.总体计算参数合理取值
1. 总体信息 2. 地震信息 3. 风计算信息 4. 调整信息 5. 时程分析信息
1.1 总体信息
1.1 总体信息
IV.若总层数包含地下室和小塔楼层数，应填写地下室、小塔楼层数，在计算刚重比时软件自动减去这部分层数，否则稳定性验算不容易满足。
1.1 总体信息
1.1.12 结地构下计室算层总数
取值范围（≤总层数，≥有侧约束地下室层数） I. 影响风荷载计算和剪力墙底部加强范围判断。 II. 当地梁或地下室底板作为一个结构层输入，则计
对于多层的框架结构，重力恒载工况下考虑模拟施工与不考虑模拟施工柱的轴力相差约为8%；梁端弯矩最大相差2倍。对于多层结构也应该考虑模拟施工的影响。

两自由度系统的动力吸振器参数最优化设计

两自由度系统的动力吸振器参数最优化设计
袁玲
（株洲职业技术学院机械工程系，湖南株洲４２０１０１）
摘
要：以附有动力吸振器的两自由度振动系统作为研究对象，利用达朗伯原理建立了数学模型，并进行
无量纲化运算。针对动力吸振器的４个参数（，，，ｚ）／，综合运用变度量法中的ＤｖｄｎＦｅｃｅ．ｏｅ（Ｆ）．ａｉｏ．ｌｈｒｗｌＤＰｔＰｌ
ｍｅｏ．ｅｃｌｕａｎｇｍｅｏｓｗｅｅｉｐｅｅｔｄｂｅｐｏｒｆａａｄＶｉｕ＋．ｅｒｓｌｓｓｏｔｅｃｎｅ－ｈｔｄＴａｃｌｔｔｄｒｈｉｈｍｌｍｎｅｙｔｒｇａｏｕｂａｓａＣ＋ＴｅｕｔｈｗｏｖｒｈｍＭｎｌｈｈｇｎｅｓｔａｏｓｏｏｒｐａｅｅｓＴｅｐａｅｅｓｏｙａｄｔｎｗａｄｅｕｐｒｌｔｆｔｅｄｆｎｎｅｉｎ，ｉｅｅｃｉｔｎｆｆｕａｍｔｒ．ｕｉｒｈａｍｔｒｆｒｎｅｄｔｒｓｔｐｅｉｈｅｉｇｒｇｏｓｗｈｌｏｈｉｍｏｉ
ｎａｄ
ｔｎｗａｄｅｆｘｄｖｌｅｅｐｃｖｌ．ｅｃｎｌｓｏｓｓｇｉｃｔｏｔｅｐａｅｅｅｉｎｏｙａｃｖｂａｉｎｅｄｔｒｓｔｅａｕｓｒｓｅｔｅｙＴｏｃｕｉｎｉｉｎｆａａｍｔｒｄｓｇｆｄｎｍｉｉｒｔｏｈｉｉｈｉｎｔｈｒｓｏ

n级动力吸振器的建模及参数优化

ｏｔｚｔｎｐｏｒｍｓｄｖｌｐｄｕｉｇＭＡＴｐｉａｉｒｇａｗａｅｅｏｅｓｎｍｉｏＬＡＢｏｅｃｄ．Ｔｈｐｉｚｄｐｒｍｅｅｓｏｉｅｅｔｔｐｆｔｅｓｅｏｔｍｉｅａａｔｒｆｄｆｒｎｙｅｏｕｄｍａｓｎ
ｎ级动力吸振器的建模及参数优化
４５
文章编号：０６１５（０２０ —０５０１０ —３５２１）３０４ —４
７动力吸振器的建模及参数优化，ｚ级
代林，上官文斌，张少飞
（华南理工大学机械与汽车工程学院，广州５０４）１６１
摘要：详细论述动力吸振器的建模过程，并给出ｎ级并联和ｎ串联式动力吸振器优化的通用模型。介绍动力吸级振器的定点优化和数值优化两种优化方法。在此基础上使用Ｍａａ语言编写通用的动力吸振器优化程序。利用该程ｔｂｌ序对某主系统的各类动力吸振器（单级、级并联和３２级并联式）进行参数优化。优化结果表明，安装优化后的动力吸振器后，主系统的共振峰可以显著地减小。文中给出的优化方法及相关结论，动力吸振器的优化设计具有一定的工程对
ｃｎｌｓｏｓｒｓｎｅｉａｅｅｕｅｕｒｕｅａｓｄｍｐｒｄｓｇ．ｏｃｕｉｎｅｅｔｄｉｔｓｐｒｓｆｌｎｄｍｓａｅｅｉｎｐｎｈｐｒａｏｆｔ
Ｋｅｒｓ：ｉｒｔｎａｄｗａｅ；ｕｅｓａｐｒ；ｄｌｇ；ａａｅｅｐｉｚｔｎ；ｐｉｍｅｉｎｙｗｏｄｖｂａｉｖｔｎｄｍａｓｄｏｎｍｅｍｏｅｉｎｐｒｍｔｒｔｏｍｉａｉｏｏｔｍｕｄｓｇ．

be隔振器参数

be隔振器参数
BE隔振器的参数主要包括刚度和阻尼。

刚度是衡量BE隔振器抵抗变形的能力，其单位是牛顿/米(N/m)，表示单位位移产生的恢复力。

刚度越大，隔振器对振动的抵抗能力越强。

在选择刚度时，应根据被隔振设备的质量和振动频率来确定。

一般来说，较重的设备需要较高的刚度。

阻尼是指BE隔振器对振动的能量吸收能力，其单位是牛顿·秒/米(N·s/m)，表示单位速度产生的阻尼力。

适当的阻尼可以有效地减少振动的幅度和持续时间。

通常情况下，阻尼应根据被隔振设备的质量和振动频率来选择，较重的设备需要较高的阻尼。

此外，BE系列隔震器在额定载荷下固有频率为10Hz，隔振效果比E型或EA型隔震器有明显提高。

其外形和联接尺寸与E型或EA型相同，便于更新互换。

结构简单、安装更换方便、使用安全可靠，比同类产品（载荷及刚度相同）具有较小的外形尺寸。

适用于平置、倒置及侧挂等多种安装形式，横向刚度高于垂向刚度，平置时横向稳定性好。

高频波动效应较小，对瞬态冲击响应及瞬时过滤工况等引起的自振具有良好的抑制作用。

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高层建筑吸振器的最佳参数
高层建筑吸振器是一种用于减小建筑物在风力作用下振动的装置。

它的最佳参数是指在设计和安装过程中需要考虑的关键参数，以确保吸振器的效果最大化，从而保证高层建筑的结构安全和使用舒适性。

一个重要的参数是吸振器的质量。

吸振器的质量越大，它对建筑物的振动衰减效果就越好。

因此，在选择吸振器时，应考虑使用足够重量的材料来制造吸振器，以增加其质量，并提高其吸振效果。

吸振器的刚度也是一个重要的参数。

吸振器的刚度越大，它对建筑物的振动影响就越小。

因此，在设计吸振器时，需要选择合适的材料和尺寸，以确保吸振器具有足够的刚度来抵抗建筑物的振动。

吸振器的阻尼也是一个关键参数。

阻尼是指吸振器对建筑物振动的能量耗散能力。

吸振器的阻尼越大，它对建筑物振动的衰减效果就越好。

因此，需要选择合适的材料和设计来增加吸振器的阻尼，以提高吸振效果。

吸振器的安装位置也是一个需要考虑的参数。

吸振器应该安装在高层建筑的关键位置，例如结构刚度较小的区域或振动较大的区域。

通过在这些位置安装吸振器，可以最大限度地减小建筑物的振动，提高结构的稳定性和安全性。

吸振器的数量和布置也需要合理考虑。

根据建筑物的大小和结构，
需要确定合适的吸振器数量和布置方式。

吸振器应该均匀分布在建筑物的各个部位，以确保吸振效果的均衡和一致性。

高层建筑吸振器的最佳参数包括吸振器的质量、刚度、阻尼、安装位置以及数量和布置。

通过合理选择这些参数，可以最大限度地减小建筑物的振动，提高结构的安全性和使用舒适性。

在设计和安装过程中，需要综合考虑各个参数，以确保吸振器的效果最大化，从而保证高层建筑的稳定性和可靠性。