调谐粘性质量阻尼器减震性能研究

摘要

本文介绍了一种新型阻尼器：调谐粘性质量阻尼器，并对其展开研究。本文的主要研究内容和成果如下：
　　首先介绍了阻尼器的工作原理，并分析了其力学性能。以安装了调谐粘性质量阻尼器的单质点体系模型为研究对象，建立振动微分方程。采用平均速度法和平均加速度法，得出调谐粘性质量阻尼器的地震反应计算公式，由此得出该体系基于威尔逊-θ法的时程分析方法。
　　然后，以单质点体系模型为研究对象，采用传递函数法，得出了主结构层间位移反应倍率、主结构水平绝对加速度反应倍率、主结构层间位移降低率、主结构水平绝对加速度降低率的解析值。采用定点理论对刚度比和阻尼器的阻尼比进行优化，利用以上四个解析值，分析了调谐粘性质量阻尼器的适用场合以及阻尼器的减震效果。然后，建立单层钢框架结构算例模型，采用简谐波作为激励地震动，在优化参数的条件下，分析了主结构层间位移降低率和主结构水平绝对加速度降低率，以此验证了解析结果的正确性。
　　接着，本文提出了一种基于能量法的调谐粘性质量阻尼器的设计方法。首先，以单质点体系模型为研究对象，推导出体系的能量平衡方程，并分析了能量平衡方程中各项表达式的意义。然后，建立安装了调谐粘性质量阻尼器的多质点体系模型，推导多质点体系能量平衡方程中的各项表达式。利用能量平衡方程，推导出该体系的主结构剪力系数、体系剪力系数、主结构层间位移、阻尼器的质量阻尼能量分散系数、粘性阻尼能量分散系数的预测式。然后，建立10层钢框架模型，采用两条人工地震波，利用时程分析程序，验证了预测式的准确性。最后，通过建立20种不同的模型，拟合了底层质量阻尼能量分散系数和底层粘性阻尼能量分散系数的简化计算公式，并通过时程分析法验证了该简化计算公式的准确性。
　　最后，本文以安装了调谐粘性质量阻尼器的10层钢框架模型为例，在两条人工地震波的作用下，分析了125种阻尼器工况下的主结构层间位移降低率和主结构层间剪力降低率。根据不同的使用要求，提出优化目标函数。利用五种不用的优化目标，计算出调谐粘性质量阻尼器最优的工况。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究的理论意义和实用价值

1.3 研究现状和仍存在的问题

1.4 研究内容和研究方法

第2章 调谐粘性质量阻尼器及算法模型

2.1 调谐粘性质量阻尼器工作原理

2.2 算例模型

2.3 振动微分方程及阻尼器求解

2.4 威尔逊-θ法

2.5 本章小结

第3章 基于传递函数法的调谐粘性质量阻尼器地震反应分析

3.1 地震反应分析

3.2 地震反应时程分析

3.3 本章小结

第4章 基于能量法的调谐粘性质量阻尼器地震反应预测式研究

4.1 分析模型

4.2 能量平衡方程

4.3 地震反应预测式的推导

4.4 地震反应时程分析

4.5 能量分散系数的简化公式

4.6 本章小结

第5章 调谐粘性质量阻尼器投放量的优化设计

5.1 阻尼器投放量的工况分析

5.2 目标函数

5.3 本章小结

结论与展望

一、结论

二、研究不足及展望

参考文献

附录1 计算调谐粘性质量阻尼器的子程序

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢