质量安全浅谈阻尼减震器在民用建筑中的应用及检测

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1、浅谈TMD阻尼减震器在民用建筑中的应用及检测1、工程概况XX中心工程位于河南省郑州市郑东新区中央商务区，总建筑面积21.47万平方米，分为会议中心和展览中心两部分。在会议中心一层设有一个5000人多功能厅，其结构形式为纲结构+混凝土结构复合体系。多功能厅为大跨度无柱结构，在多功能厅顶部为大跨度钢结构转换层，最大跨度46.5米，截面高度4.75米，位于11.7米-15.7米之间。钢构转换层上部为三个国际报告厅，根据设计要求在钢结构转换层内部设置有36个阻尼减震器，以解决大跨度、变动荷载所带来的共振及其它危害。2、阻尼减震器设计基本情况根据设计要求，在11.7米-15

2、.7米之间设有36个阻尼减震器，减震器分为两种型号，即Md-2300Vn（10台）和Md-3000Vn（26台），具体设计参数要求如表1、表2所示。表1Md-2300Vn（10台）震动质量2290kg固有震动频率3.5-4.7Hz阻尼比约10%总质量约3040kg最大振幅约5mm1震动质量1800x1800x902主螺旋弹簧∮120（4个）3辅助螺旋弹簧∮65（32个）4油阻尼器4个5闭锁装置M308个6下部基座H250×250×9×14表2Md-3000Vn（26台）震动质量3050kg固有震动频率3.0-4.0Hz阻尼比约10%总质量约3800kg最大振幅约5

3、mm1震动质量1800×1800×1202主螺旋弹簧∮120（4个）3辅助螺旋弹簧∮65（32个）4油阻尼器4个5闭锁装置M308个6下部基座H250×250×9×14从以上技术指标要求来看，固有震动频率、振幅是主要控制指标，通过要求的震动质量，来选择主弹簧、辅助弹簧的具体刚度等具体数值，其它如油阻尼器、闭锁装置、下部基座等属于构造措施。下面针对TMD减震器技术指标要求，来确定弹簧技术参数要求。3、理论计算及配套产品性能指标确定由以上分析来看，在震动质量、固有振动频率、阻尼比、阻尼器数量（4个）、最大振幅（5mm）确定的基础上，来计算确定主弹簧、辅助弹簧的技术指标

4、参数，最终满足整个TMD设计指标要求。简要计算过程以MD-3000Vn为例设计要求振动质量：m=3050kg固有频率：fU=3.0-4.0Hz，按3.0Hz取值计算阻尼比：10%阻尼器数量：4个按照3.0Hz计算：由2×ξω0=c/m，k/m=ω02，求得结果如下：弹簧刚度：K=mω02=N/m，每一个弹簧刚度为：K1=K/4=.25N/m；临界阻尼系数：C=ω0m=2ξ√mk阻尼比取:10%,阻尼系数C=2ξ√mk=11.4985KN.s/m每个阻尼器阻尼比c=C/4=2.875KN.s/m阻尼器冲程取±5mm,近似速度:V=ωXmax=(2π×3.0)×(±5

5、mm)=±0.02425m/s;阻尼力F=CV=1.084KN,每个阻尼器阻尼力Fs=F/4=271N.根据以上计算结果可以得出MD-3000Vn阻尼减震器的基本参数，最大阻尼力（单个）F=271N；阻尼系数C（单个）=2.875KN.s/m阻尼器最大冲程为±5mm。用同样的计算模式可以计算出MD-2300Vn型TMD的基本参数为：最大阻尼力（单个）F=276.7N阻尼系数C（单个）=2.518KN.s/m阻尼器最大冲程为±5mm。根据以上两种型号阻尼减震器的基本参数，通过多家产品进行比较，我们选择了美国泰勒公司生产的标准D系列阻尼器，该阻尼器最大阻尼力为2045

6、N，冲程为2min、50.8mm，完全能够满足设计要求。4、TMD阻尼减震器组装检测从阻尼减震器的组成来看，弹簧刚度及阻尼器自身以及质量块加工制作精度，都会对TMD阻尼减震器最终结果产生重要影响，因此大批量制作加工前进行检测及实验是必要的。为此，按照加工制作图先行制作MD-2300Vn、MD-3000Vn型减震器各一个作为标准实验块。测试过程如下：(1)对TMD系统只安装主螺旋弹簧进行测试；(2)加上辅助螺旋弹簧进行测试；(3)加上阻尼器进行测试；测试方法将TMD系统的工字钢梁基座放置在地面，由于基座钢梁垂直抗振动的能力，要比弹簧刚度大得多，可以忽略对整个系统频率

7、的影响。测试的目的主要是检测TMD系统固有振动频率。根据选定的阻尼器、主螺旋弹簧、辅助螺旋弹簧及相应的质量块，进行组装，委托北京工业大学北京市地震工程重点测试实验室进行测试。测试结果如表3所示。表3测试结果项目只安放主弹簧加上辅助弹簧加上阻尼器频率ƒ阻尼比ξ频率ƒ阻尼比ξ频率ƒ阻尼比ξMD-3000Vn3.1490.002563.6130.013693.6130.08734MD-2300Vn3.5400.002914.1020.015644.1020.07548从以上测试结果来看。频率指标完全满足设计要求：即：MD-3000Vn设计要求：3Hz—4Hz；MD-23

8、00Vn设