悬挂水箱和TLD用于框剪结构减震消能的研究

摘要

结构振动控制是利用设置于结构上的一些控制装置或机构，在结构振动时主动或被动地给结构施加一组控制力，从而减小结构振动反应，按是否需要外部能源可分为主动控制和被动控制。本文研究的悬挂水箱和调谐液体阻尼器（Tuned Liquid Damper，TLD）都属于被动控制。悬挂水箱减震是利用悬挂水箱摆动产生与地震力方向相反的减震力，从而达到减震效果的一种装置；TLD是利用固定水箱中液体晃荡产生的动水压力来提供减振力的一种装置。两者都具有造价低，安装方便，维护简单等特点，且可以兼做供水水箱用，具有广泛的应用前景。
　　 本文先分别介绍了悬挂水箱减震和TLD减震这两种减震方法的减震原理和相对应的地震反映求解方法，同时提出了可能对两种减震方法的减震效果产生影响的一些参数。然后以一个十三层的框剪结构为例，分别计算采用悬挂水箱和TLD来减少结构地震作用时的动力反应。通过变化各参数，求解不同情况下结构的地震反映，并将其与原始结构的地震反映进行对比，得出了采用不同减震方法时各参数对减震效果的影响规律。同时，通过对框剪结构-悬挂水箱系统和框剪结构-TLD系统的动力时程分析可以得出了被动控制装置悬挂水箱或TLD用于控制高层建筑地震反应时都是经济、有效的控制方式的结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2结构振动控制

1.2.1结构振动控制概念

1.2.2结构减震控制的特点及优越性

1.3结构被动调谐减振控制概述

1.3.1结构被动调谐减振控制的基本概念

1.3.2结构被动调谐减振控制的优越性和应用范围

1.4悬挂水箱抗震控制理论

1.4.1悬挂水箱减震理论概述

1.4.2 TMD的工程应用

1.5 TLD用于结构震动控制概述

1.5.1 TLD概述

1.5.2 TLD的理论研究

1.5.3 TLD工程应用实例

1.6研究目的及意义

1.7本文研究的主要内容

本章小结

第二章结构-悬挂水箱减震系统

2.1系统工作原理与基本假定

2.1.1悬挂水箱减震体系工作原理

2.1.2基本假定

2.2结构-水箱系统计算模型

2.3结构-水箱系统对结构地震反应的控制

2.3.1结构-水箱系统运动微分方程

2.3.2框剪结构侧移刚度的确定

2.3.3阻尼矩阵[C]

2.3.4结构动力特性

2.3.5悬挂水箱减震体系作用下的地震反应

2.4微分方程求解-精细积分法

本章小结

第三章结构-TLD减震系统

3.1 TLD控制原理和基本假定

3.1.1 TLD的减振机理

3.1.2基本假定

3.2结构-TLD体系计算模型

3.2.1结构-水箱体系计算模型

3.2.2水箱计算模型

3.3结构-TLD系统减振计算

3.3.1振动方程

3.3.2微分方程系数的确定

3.3.3 微分方程的求解

本章小结

第4章算例

算例选取

4.1原始结构数据

4.1.1质量矩阵和框剪结构抗侧刚度确定

4.1.2无减震设施时结构地震反应

4.2悬挂水箱减震计算

4.2.1原结构数据

4.2.2数据储备

4.2.3各参数对减震效果的影响计算

4.3 TLD减震计算

4.3.1基本数据

4.3.2 TLD减震计算

第5章参数分析

5.1结构-悬挂水箱系统减震效果影响参数分析

5.1.1悬挂水箱影响参数及其分析方法

5.1.2悬挂水箱参数分析

5.2结构-TLD系统减震效果影响参数分析

5.2.1 TLD影响参数及参数分析方法

5.2.2 TLD参数分析

5.3减震效果对比

本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

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