资源描述：
《地震作用下多层房屋建筑屋顶水箱_P_TMD_减震控制设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、22福建建设科技20061No16■建筑结构地震作用下多层房屋建筑屋顶水箱(P-TMD)减震控制设计1刘强(11集美大学工程技术学院福建厦门361021)2邹祖军(21同济大学土木工程学院上海200092)[提要]在结构控制理论研究成果基础上,提出了利用多层房屋结构屋顶水箱作为PTMD装置系统来达到减震的目的;进一步进行屋顶水箱作为PTMD装置构造设计。并用仿真算例验证屋顶水箱作为PTMD装置系统的可行性和实用性。[关键词]调谐质量阻尼器;设计参数;屋顶水箱Abstract:Basedontheresearchofpractical,analytic
2、altheoryofstructuralcontrol,Thispaperproposedthatwatertankonroofofmulti2storyconstructionbuildingshouldbeusedasPTMDsystemtoreduceseismicresponse;andfurtherstudyaboutconstructiondesignofwatertankusedasPTMDsystemwastaken1Anumericalsimulationwasusedtotestthefeasibilityandpractical
3、ityofthisdesign1Keywords:PassiveTunedMassDamper;DesignedParameters;watertankonroof被动调频质量阻尼器(PassiveTunedMassDampers,简称设xn+1=Xd,则方程可以变为:··P-TMD)是一种最早的结构控制装置。目前,已有一些应用mX¨+C(X-X)+K(X-X)=-mX¨g(3)dn+1dn+1jdn+1jdP-TMD控制结构风振的工程实例。但P-TMD用于结构抗M、K、C分别为结构质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。震控制,主要分析P-TMD对结构的控制
4、作用或介绍P-Md、Kd、Cd分别为TMD的质量、弹簧刚度及阻尼,且有TMD的构造,而对于P-TMD用于结构抗震控制实际应用还Cd=2mdζdωd,ζd为阻尼比,ωd为TMD的振动频率(ωd=比较少。所以面向工程设计,作为一种简单,便于安装,易于Kd/md)维修和更换的控制结构装置,P-TMD在工程抗震设计中有X为结构质点相对于地面的位移向量,即X=[X1X2⋯独到的优势和应用价值,本文将研究多层结构屋顶水箱作为TXn];P-TMD装置减震控制设计。Xj为TMD所在位置处结构相对于地面的位移;1结构—TMD系统控制动力方程Xd(即Xn+1)为TMD相
5、对于地面的位移。假设在j层安装TMD减振装置对结构实施振动控制。TL=[111⋯1];则计算模型如图1所示。结构的动力微分方程为:fTMD为TMD的控制力。2TMD系统最优参数设计方法211随机激振下的主系统位移的均方值对于图1所示的系统,设受功率谱密度为S。的平隐随机地震激励X¨g(t)时的位移均方值为:+∞22E[X]=S。∫
6、Hx(ω)
7、dω式中Hx(ω)为主系统的复-∞传递函数1πS20设E[X0]=3为无TMD的单自由度结构受地震激2ζ1ω1图1结构动力模型·励时的位移均方值。定义RXE为减震系数。MX¨+CX+KX=-MLX¨g+fTMD
8、(1)22E[X]TMD的动力微分方程为:RXE=E[X2]0··Md(X¨g+X¨d)+Cd(Xd-Xj)+Kd(Xd-Xj)=0(2)RXE减震系数,作为度量TMD减震效果,当RXE<1时,表示主结构因设置了TMD使均方值反应得到衰减。收稿日期:2006—05—17212结构-TMD系统最优频率比和阻尼比数值计算分析■建筑结构福建建设科技20061No1623对于地震激励结构-TMD系统最优参数采用数值迭代制振型所相应的频率,即f=ωd/ω1或通过程序计算选择取fopt=0.[5]ω法来寻求最优频率比和阻尼比。研究表明:对一般剪切型971=d≈1
9、。ω1建筑,在地震激励下,结构相对于地面的最大位移发生在顶则:ωd=ω1,ωdx=6.67,ωdy=7.77层。将TMD设在顶层并且控制第一振型频率比控制其它频(2)假设顶层设置TMD系统的质量比u=0103,取f=fopt=1,通率控制效果要好的多。同时研究结果还表明:TMD的阻尼比过程序计算选取ζd=0.092。增加,控制效果越好,但超过20%时则相反。TMD质量比增(3)通过计算TMD装置设计参数为:2加,控制效果越好,但超过3%时则相反:TMD的频率与原结Mdx=μM1x=289.7×10kg2构的频率比在019左右时控制效果较佳。Mdy=μ
10、M1y=289.1×10kg23多层房屋结构地震反应TMD控制系统设计步骤Kdx=MdWdx=1066.4k
