调谐质量阻尼器TMD课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,调谐质量阻尼器TMD,调谐质量阻尼器TMD,1,目录,CONTENTS,/,TMD,的的定义及基本原理,NO.1,/,TMD,构造布置的多样性,NO.2,/,TMD,在工程上的应用,NO.3,/,TMD,能否用于抗震,NO.4,/,总结,NO.5,/,参考文献,NO.6,目录CONTENTS/TMD的的定义及基本原理NO.1/,2,Citicorp中心高279m，大楼底部仅设置了4根粗大的柱子支撑整个大厦，水平刚度较柔，在强风作用下，水平摆动很大，该大楼最后采用了约3630KN重的混凝土调频质量块。,其中高157m的水晶塔也利用了置于结构顶部的储水箱作为单摆TMD。,CAI Dan-yi.,（2）1952年的Taft波EW成分(卓越周期1s),43s，在设计 风荷载作用下的加速度响应将超出人体舒适度要求。,分析所用的地震波分别为：,单摆型TMD结构的例子还包括加拿大多伦多CN塔、位于日本Osaka的水晶塔等。,FRAhm的吸振器图解如左图。,(2)TMD对结构扭转有一定负面作用。,FRAhm的吸振器图解如左图。,43s，在设计 风荷载作用下的加速度响应将超出人体舒适度要求。,Zhang Zhi-qiang.,其中高157m的水晶塔也利用了置于结构顶部的储水箱作为单摆TMD。,总体上来讲，TMD在控制结构振动方面是一种有效的减振装置，且已被广泛应用于土木工程结构的振动控制，综上所述，我们可以得到如下的结论：,KO Jan-ming.,NO.1,TMD,的定义及基本原理,Citicorp中心高279m，大楼底部仅设置了4根粗大的柱,3,图二,TMD,模型,NO.1,TMD,的定义及基本原理,图一,受简谐激励的无阻尼吸振器和主质量,TMD(Tuned Mass Damper),减振系统由弹簧或吊索、质量块、阻尼器,(,指粘滞阻尼杆或称,Viscous Damping Device,。,VDD),组成，通过技术手段，其固有振动频率与主结构所控振型频率谐振，安装在结构的特定位置。,当结构发生振动时，其惯性质量与主结构受控振型谐振，来吸收主结构受控振型的振动能量，从而达到抑制受控结构振动的效果。,TMD,结构应用的现代思想的最早来源是,1909,年,Frahm,研究的动力吸振器,。,FRAhm,的吸振器图解如左图。在简谐荷载作用下，可显示出当所连接的吸振器的固有频率被调谐为激振频率时，主质量,M,能保持完全静止。,图二TMD模型NO.1TMD的定义及基本原理 图一,4,NO.2,TMD,构造布置的多样性,NO.2TMD构造布置的多样性,5,NO.2,TMD,构造布置的多样性,各种形式的,TMD,NO.2TMD构造布置的多样性各种形式的TMD,6,NO.3,TMD,在工程上的应用,NO.3TMD在工程上的应用,7,一、澳大利亚悉尼,Centerpoint,塔,NO.3,TMD,在工程上的应用,安装,TMD,的第一个结构是悉尼的,Centerpoint,塔。作为结构的供水和防火设施，塔的水箱和一个液压吸振器一起被设计到,TMD,中用以减小风致运动。水塔悬挂于回转塔的径向构件上，随后又将一个,40t,重的辅助质量安装在中间锚固环上以进一步控制第二振型的振动。加速度测定结果表明，风致加速度响应减少了,40%50%,。,单摆型,TMD,结构的例子还包括加拿大多伦多,CN,塔、位于日本,Osaka,的水晶塔等。其中高,157m,的水晶塔也利用了置于结构顶部的储水箱作为单摆,TMD,。,一、澳大利亚悉尼Centerpoint塔NO.3TMD在工程,8,NO.3,TMD,在工程上的应用,二、纽约,Citicorp,中心,Citicorp,中心高,279m,，大楼底部仅设置了,4,根粗大的柱子支撑整个大厦，水平刚度较柔，在强风作用下，水平摆动很大，该大楼最后采用了约,3630KN,重的混凝土调频质量块。,该,TMD,安装于建筑的,59,楼，在这个高度，建筑物可以用一个约为,20000t,的简单模态质量表设计，,TMD,固定于其上形成,图二,所示的,2-DOF,系统。实验结果和实际观测显示，,TMD,能将建筑的风致加速度水平减少约,50%,。,NO.3TMD在工程上的应用二、纽约Citicorp中心,9,三、合肥电视塔,NO.3,TMD,在工程上的应用,合肥电视塔总高,339m,，结构经建模分析后表明，塔的基本自振周期为,6.43s,，在设计 风荷载作用下的加速度响应将超出人体舒适度要求。由于电视塔的振动响应一第一阶振型响应为主，故利用塔上,60t,重的生活消防水箱作为,TMD,的质量，将,TMD,振动频率调至塔的基本自振频率附近，并附加适当的阻尼比，实施,TMD,风振振动控制。,三、合肥电视塔NO.3TMD在工程上的应用合肥电视塔总高33,10,2、进行地震程工况下TMD方案与阻尼器方案减震效果对比,固定质量比，变化TMD与结构第一振型的频率比和TMD阻尼比可计算出各种控制情况下电视塔(以第12质点响应为代表)和TMD的位移和 加速度响应。,总体上来讲，TMD在控制结构振动方面是一种有效的减振装置，且已被广泛应用于土木工程结构的振动控制，综上所述，我们可以得到如下的结论：,加速度测定结果表明，风致加速度响应减少了40%50%。,振和地震的荷载特点不同，二者相比风荷载的特点是低峰值、低频率、长持时，而地震的特点是高峰值、高频率、短持时。,为了对TMD在地震作用下的有效性进行研究，这里选取某150m钢混框剪结构（一阶振型周期3.,TMD构造布置的多样性,由于电视塔的振动响应一第一阶振型响应为主，故利用塔上60t重的生活消防水箱作为TMD的质量，将TMD振动频率调至塔的基本自振频率附近，并附加适当的阻尼比，实施TMD风振振动控制。,在简谐荷载作用下，可显示出当所连接的吸振器的固有频率被调谐为激振频率时，主质量M能保持完全静止。,总体上来讲，TMD在控制结构振动方面是一种有效的减振装置，且已被广泛应用于土木工程结构的振动控制，综上所述，我们可以得到如下的结论：,二、纽约Citicorp中心,KO Jan-ming.,三、合肥电视塔,NO.3,TMD,在工程上的应用,由加速度响应比例来看，最优的频率比和最优阻尼比分别是,1.02,和,0.07,。最大的加速度减振率达到了,49%,。,为获得电视塔风振响应的最大减振率 需要进行,TMD,参数的优化分析从而确定,TMD,的三个重要参数即质量、频率和阻尼比。由于电视塔的风振响应是以第一振型为主，故,TMD,应调谐至结构第一阶频率。设计时水箱总质量为,60000kg,，故,TMD,质量即为,60000kg,，因而,TMD,与电视塔第一阶振型广义质量的比值为,0.0196,。固定质量比，变化,TMD,与结构第一振型的频率比和,TMD,阻尼比可计算出各种控制情况下电视塔,(,以第,12,质点响应为代表,),和,TMD,的位移和 加速度响应。,2、进行地震程工况下TMD方案与阻尼器方案减震效果对比三、合,11,三、合肥电视塔,NO.3,TMD,在工程上的应用,本文比较了设与不设,TMD,的电视塔的风振振型加速度响应的标准差。表,1,列出了设与不设,TMD,时,电视塔各阶振型响应的标准差,安装,TMD,后第一阶振型加速度响应标准差大大降低了,从左图我们还能得到一个结论：,TMD,不能降低高阶振型响应,三、合肥电视塔NO.3TMD在工程上的应用本文比较了设与不设,12,NO.4,TMD,能否用于抗震,NO.4TMD能否用于抗震,13,NO.4,TMD,能否用于抗震,T,T,Soong,先生曾指出：几乎所有的,TMD,运用都是为了减弱风致运动，然而,TMD,的抗震效果仍然是一个重要的问题，虽然到目前为止的研究还没有给出结论性的结果，但可以指出的是，由于以下的原因，在地震荷载作用下,TMD,的效果不及风荷载作用下的效果。,第一，地震的高频部分使得建筑结构的高阶振型通常被激发，而结构的第一阶振型表现不充分，但常规的,TMD,调谐至结构基本频率，因此在这些情况下可能不能减小总的响应。,第二，如一部分研究者所指出的，由于,TMD,因结构运动被动地产生响应，因此使响应历程的第一峰值不容易降低。,为了对,TMD,在地震作用下的有效性进行研究，这里选取某,150m,钢混框剪结构（一阶振型周期,3.3s,，频率,0.3Hz,）进行风时程工况和地震工况分析。为了加以对比，设置,TMD,方案和阻尼器方案。,TMD,方案所用质量为,100t(,质量比为,0,4,),；阻尼器方案为,14,套沿,y,方向在结构上部隔层安置的套索,(toggle),连接的阻尼器，每层两套。,NO.4TMD能否用于抗震T TSoong先生曾指出：几,14,合肥电视塔总高339m，结构经建模分析后表明，塔的基本自振周期为6.,FRAhm的吸振器图解如左图。,TMD(Tuned Mass Damper)减振系统由弹簧或吊索、质量块、阻尼器(指粘滞阻尼杆或称Viscous Damping Device。,为了加以对比，设置TMD方案和阻尼器方案。,第二，TMD不适合用于控制结构的基底剪力。,/TMD能否用于抗震,地震下的结构响应主要是由地震超高的峰值加速度带来的，而通常是没有共振产生的。,总体上来讲，TMD在控制结构振动方面是一种有效的减振装置，且已被广泛应用于土木工程结构的振动控制，综上所述，我们可以得到如下的结论：,单摆型TMD结构的例子还包括加拿大多伦多CN塔、位于日本Osaka的水晶塔等。,/TMD构造布置的多样性,其中高157m的水晶塔也利用了置于结构顶部的储水箱作为单摆TMD。,/TMD在工程上的应用,振和地震的荷载特点不同，二者相比风荷载的特点是低峰值、低频率、长持时，而地震的特点是高峰值、高频率、短持时。,加速度测定结果表明，风致加速度响应减少了40%50%。,在简谐荷载作用下，可显示出当所连接的吸振器的固有频率被调谐为激振频率时，主质量M能保持完全静止。,NO.4,TMD,能否用于抗震,1,、进行风时程工况下,TMD,方案与阻尼器方案减震效果对比,由表可见，在加设,TMD,或阻尼器以后，楼层加速度、基地位移角、基底剪力和弯矩都有明显改善，且本次试验的阻尼器方案减振效果尚略优于,TMD,方案。,合肥电视塔总高339m，结构经建模分析后表明，塔的基本自振周,15,马良喆调谐质量阻尼器(TMD)在高层结构上应用的总结与研究会议论文 2013.,TMD构造布置的多样性,T，DARGUSH GPassive energy dissipation systems in structural engineeringM董平，译北京：科学出版社，2005：173，202-203,扭转位移比可以从几何上直接度量结构各楼层的扭转振动特性，即楼层竖向构件最大的水平位移与该楼层位移平均值的比值。,固定质量比，变化TMD与结构第一振型的频率比和TMD阻尼比可计算出各种控制情况下电视塔(以第12质点响应为代表)和TMD的位移和 加速度响应。,其中高157m的水晶塔也利用了置于结构顶部的储水箱作为单摆TMD。,加速度测定结果表明，风致加速度响应减少了40%50%。,因此风致振动