基于地震作用下的带连廊双塔楼结构的被动控制研究

摘要

随着城市化进程的加快，城市人口不断增多，城市用地日趋紧张，所以将各种不同功能综合在一起形成的高层建筑在国内外得到了迅速发展，双塔楼连体高层结构就是其中较常见的一种。众多研究者提出在利用阻尼器来减震耗能，并对相邻结构振动控制体系进行了大量的理论研究。但以往相邻结构的振动控制研究一般都是非连体结构即中间不带连廊的结构，随着双塔连体结构的应用愈来愈多，针对带连廊双塔楼结构的被动控制的研究显得尤为必要。
　　本文结合国家自然科学基金项目《基于地震碰撞易损性的相邻结构临界间距研究》(No.51408443)，采用了理论分析，数值模拟等方法，进行了以下研究：
　　（1）采用理论分析得出塔楼结构间Maxwell型和Kelvin型减振器的最优参数，得出连接参数的优化与塔楼频率比、塔楼质量比、连廊与塔楼质量比、连廊间连接参数的阻尼系数比等参数密切相关。所以对不同的塔楼结构，进行了大量的参数化分析，通过比较结构的减振系数，得到不同结构参数对控制效果的影响，并在数种不同参数设置情况的分析中得到了一些有规律性的结论。
　　（2）探讨了3-SDOF中推导的阻尼器优化参数在MDOF中的适用性，发现误差在接受范围以内，这种简化讨论是可行的。然后通过时间域的数值结果也说明了这种优化控制体系的有效性。
　　（3）通过几个合乎实际的工程算例，分别验证了塔楼频率比、连廊与塔楼1质量比、塔楼质量比等参数对带连廊双塔结构体系控制效果的影响规律。而且用同一算例对比两种阻尼器的控制效果发现：本文所提的两种控制方案均可大大减少两塔楼结构的顶层位移和振动能量，即参数化分析得到的阻尼器最优参数值有良好的控制效果，说明了这两种优化控制体系的有效性，且Maxwell阻尼器的控制效果要稍稍优于Kelvin阻尼器的控制效果。特别是振动中期，Maxwell阻尼器连接下的双塔楼结构顶层位移和振动能量的衰减都要快于Kelvin阻尼器连接下的双塔楼结构。