地面运动冲击作用下调谐质量阻尼器的有效性

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1、外文翻译地面运动冲击作用下调谐质量阻尼器的有效性EmilianoMatta,Ph.D.,P.E.1摘要：众所周知，当输入设备的时间减少时，调谐质量阻尼器（TMDs）的有效性会降低。试验表明，调谐质量阻尼器的使用通常会阻碍短时的，类似脉冲的地面震动，比如说那些在拟域的向前或抛掷的事件。然而对这些可控制的伤害的系统的评估仍然是缺失的。这篇文章里，一个近来分析地面震动脉冲模型被用来设计与评估调谐质量阻尼器在减少地震冲击性方面的影响。根据这个模型，首先，会介绍一个新的优化方法来代替经典的方法。然后，这两种方法会被拿来检测单自由度和多自由度的线性结构，这些结构既属于

2、可分析的脉冲特点的大型拟域记录。以百分位反应谱来表达结果在统计学上的评价，显示以脉冲为导向的调谐质量阻尼器正反面的设计理由，提高对调谐质量阻尼器在地面震动中的总体性能的理解。DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000629.:版权:2013美国土木工程师协会土木工程师数据库主题目标：地震工程；结构控制；抗震设计；阻尼；抗震结构；地表运动；冲击荷载；反应谱。关键词：地震工程调谐质量阻尼器最佳设计浅埋地震地表运动脉冲模型百分率反应谱1.引言被动调谐质量阻尼器被广泛应用于土木工程，用来减少由看似稳定的动态载荷（如风、海浪、人）引起的震

3、动，但它的抗震性是建立在地面震动属性上的(Kayniaetal.1981)。当调谐质量阻尼器与一级结构的移动同时反应时，它被证明在对抗持久、窄频带的地面移动上是有效的，但对于减少猛烈冲击带来的峰值响应是无效的。有些文献里承认调谐质量阻尼器有不便之处。Sladek和Klingner(1983)指出一个调谐质量阻尼器在短时间的通电后没有时间产生有效的控制作用。Tsai(1995)证明一个调谐质量阻尼器在短时间里使用正弦激励，会有5%的质量比率在第一次反应周期里是无效的。Sinha和Igusa(1995)创造了一个测试短期宽频带的地面移动的调谐质量阻尼器性能的闭

4、式表达式，还指出在短期通电时或通电时间增加并二次接近它的平稳值时，调谐质量阻尼器是无效的。Chen和Wu(2001)观察到在剧烈地面移动下，如果结构经历峰值反应，调谐质量阻尼器就不可能充分发挥其有效性，并且调谐质量阻尼器越重，它就越不可能充分发挥它的作用。Lukkunaprasit和Wanitkorkul(2001)和Pinkaewetal.(2003)从他们的分析6中排除了拟域脉冲记录，因为使用调谐质量阻尼器时是几乎不可控制结构反应。Taniguchietal.(2008),在测试独立基础结构后指出，相比远场调谐质量阻尼器的有效性比近域地震减少10%。L

5、eungetal.(2008)提出一种新的最佳的调谐质量阻尼器来反映地面运动，模拟改进后的随机平稳过程。但是他们没有在真实的加速度中进行测试。这些研究显示调谐质量阻尼器在应对脉冲似的地震中存在不足之处，并被广泛认可。然而，这些实际被用来分析的数据是有限的（每一项研究使用的脉冲数据都不超过7个，其总数只有16个）。这表明以上研究脱离了准确性，一致性的系统化分类。来自近域地震的一个典型例子是脉冲似的地震。在断层附近的地面移动的特点是以短时间的冲击，在数据输入的初始阶段使结构变化形态反映在大量输入的能量中。这种脉冲型的移动能被向前方向性效应或滑冲效应这两种概念所

6、解释。(Bray和Rodriguez-Marek2004)前者是由于断层断裂以近似切变波速向前传播到达某点，引起地震能量在短时间内到达该点，在数据计录的初始阶段以大能量脉冲的形式展开，以断层正常方向为导向。后者是由于在地壳运动下永久性的地面位移累积在某一点。这两种影响都会产生大规模振幅，长时间的脉冲和位移时间的变化，这些对维持持久不变的结构安全形成了挑战。许多研究致力于提高暴露于近域地震的结构性能。地面震动脉冲的简化模型的使用可证明系统设计与有效的评估地震防护系统。鉴于这个目的，有些模型是有效的。Makris和Chang(2000)把基于脉冲速率分成A，B

7、和Cn来研究各种阻尼装置的性能。Alavi和Krawinkler(2001)和Menun和Fu(2002)提议由三角分段函数来组成脉冲分析模型。Tircaetal.(2003)使用这些函数中的一个来模仿在切变被动阻尼器作用下的钢框架反映。由于函数是不连续的，因此这些模型对于广泛的参量研究来说不是很理想。最近有人（Dicleli和Buddaram2007)提议用连续函数来进行参量研究。He和Agrawal(2008)提出了一个脉冲模型速率理论用来研究附加粘性阻尼器在抗震建筑中的性能。基于Belarge模型和调幅正弦曲线的基本组成，这种模型能成功描绘上升和下降

8、的被记录的地震时期，不仅显示了两个有价值的属性：（1）单自由度结构