非线性TMD应用于超高层建筑的减震研究

摘要

调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper)控震体系，由结构和附加在结构上的子结构组成。附加的子结构具有固定质量、刚度和阻尼，因而可以调整子结构的自振频率，使其尽量接近主结构的基本频率或激振频率。这种减震控制不是通过提供外部能量，只是通过调整结构的频率特性来实现的。但是，传统TMD系统是在结构物顶部或上部某位置上加上惯性质量，并配以弹簧和阻尼器与主体结构相连。由于技术和材料等原因，传统TMD系统很难获得所需的阻尼。非线性TMD减震技术是在传统TMD系统的基础上改进的，它利用基础隔震上使用的叠层橡胶支座，用叠层橡胶支座把子结构与主结构连接，来获得传统TMD系统很难获得的阻尼。本论文以某实际超高层结构为研究背景，探讨在顶部设置非线性TMD的减震效果。运用大型结构有限元分析软件SAP2000对结构进行多维地震输入下的动力非线性时程分析，对比减震前后结构的地震反应。得出一些有益的结论。分析结果表明：1．采用非线性TMD减震体系后，使主体结构地震作用有所减小，主体结构各层剪力、层间位移、层加速都明显降低。2．对TMD子结构而言，结构各层加速度、层间位移基本相同，小震和中震作用下层间位移的最大值分别仅为1.5mm和4.2mm，结构呈平动状态。3．非线性TMD减震体系的最大位移集中在36层和TMD子结构之间，在位移反应图上呈现大的突变，正是由于位移的不同步引起子结构与原结构相互作用，TMD子结构有效减小了主结构的地震反应。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 前言

1.2 传统抗震技术的发展

1.3 结构控制技术新发展

1.4 工程结构减震控制的特点及优越性

1.5 建筑结构控制的应用状况

1.6 超高层建筑

1.7 本文的研究目标及内容

2 非线性TMD减震技术的基本原理和理论基础

2.1 基本假定

2.2 结构的计算模型

2.3 非线性减震构件及其力学性能和计算模型

3 多质点非线性TMD结构减震体系地震反应方程的建立

3.1 多质点非线性TMD结构减震体系计算模型分析

3.2 多质点非线性TMD结构减震体系地震反应方程

3.3 结构减震机理及动力时程分析

4 程序说明及使用特点

4.1 SAP2000程序的版本及适用范围

4.2 SAP2000程序的一些主要功能

4.3 SAP2000程序进行隔震分析的若干注意问题

5 非线性TMD在超高层建筑中减震性能研究

5.1 工程简介

5.2 抗震设计参数

5.3 主要工作内容

5.4 分析软件及计算模型

5.5 自振特性的分析

5.6 TMD结构橡胶支座直径和数量的确定

5.7 铅芯叠层橡胶支座(LRB)滞回曲线

6 地震作用下结构计算结果比较

6.1 小震作用下的计算结果

6.2 中震作用下的计算结果

6.3 TMD子结构地震反应

6.4 本章小结

7 结论及展望

7.1 本文的研究成果及主要结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录