液柱式振动吸振器（LCVA）在结构振动控制中的研究

摘要

随着建筑高度的增加、轻质高强材料和先进技术的应用，建筑物的阻尼越来越小，同时也变的越来越柔。因此建筑对环境激励如风、波浪、地震等变得越来越敏感，在这些激励下，建筑物的振动可能导致建筑物破坏、人的不舒适感、设施的损坏。因此，急需寻求一种切实有效的方法来控制建筑结构这种振动。最常用的被动装置是调协质量阻尼器TMD和调协液体阻尼器TLD。TLD和TMD的一种特殊形式，只是把质量块用液体（通常是水）代替。调协液柱式阻尼器TLCD又是TLD的一种特殊形式，通过在U型管内设置节流阀或节流孔来产生阻尼，它是依靠U型管内的液柱运动来对结构产生反力。TLCD是结构被动控制减振装置中较为有效的一种。到目前为止，有关TLCD的研究主要集中在截面均匀的U型管上。TLCD在控制长周期激励振动方面得到了很大的进展，但在相对较短周期的外激作用下的情况还有待于研究，这主要是因为液柱的振动周期仅由管内液柱全长决定，因此自振频率范围较窄。针对TLCD的上述缺点，本文要对变截面U型液柱式振动吸振器LCVA（Liquid Column Vibration Absorber)的动力特性及减振效果进行研究。LCVA的U型管的截面面积可以不同。通过改变U型管的截面面积可以加宽被动控制系统的振步范围。与未装LCVA的结构进行比较，并对LCVA的基本参数进行优化，进一步对多重LCVA（MLCVA）的特性进行研究。其次对一个顶层装有LCVA的四层钢架模型在地面运动下的试验来验证理论分析结果。论文后用数值模拟的方法对一个装有LCVA的高层建筑在风振作用下的动力响应来说明LCVA的减振消能效果。