结构振动控制技术报告2---林伯熔

1、汇报人：罗正旭 任卫岗中特社会主义报告Structuralvibrationcontroltechnology中国还是不是一个发展中国家防晃水箱概念防晃水箱概念分析模型分析模型脉动风荷载的数值模拟脉动风荷载的数值模拟响应计算与结果分析响应计算与结果分析参考文献参考文献 目 录结论结论（一）防晃水箱概念防晃水箱是一种新型的调谐液体阻尼器，这种TLD 系统是在圆柱形水箱内安置水平环形防晃板，以提高液体的晃动阻尼。什么是防晃水箱什么是防晃水箱水箱模型 考虑一个横截面为矩形的N层高层建筑（图1），可简化成一个具有N个自由度的质量-弹簧-阻尼器力学模型。防晃水箱固结安装在结构的顶部，在液体晃动过程中防晃

2、板的变形很小，可忽略不计。（二）防晃水箱分析模型分析模型分析模型 图1 建筑物模型根据Hamilton原理，风荷载作用下顶部安装防晃水箱的高层结构动力响应控制方程为：式中F(t)为作用在建筑物上的脉动风荷载，K、M、C分别为建筑物的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。相关表达式如下： Q=1, 2，3, , NT Mp=0,0,0, , R / 1 T（二）防晃水箱分析模型分析模型分析模型 （二）防晃水箱分析模型分析模型分析模型 质量矩阵刚度矩阵（二）防晃水箱分析模型分析模型分析模型 )122/11 (5 . 0RKL)1()tanh(2)1(131213HRMLLLLMC1RHg)tanh,111

3、212121（b1n12122121231)(sh1-)tanh(bNnHshdHH）（NbnnLHshdHshbAH115.215.25.05.011(tanh()1(215.38）RAARddRbbRHHnn/,/,/,/11其中，mi和ki（i=1,2, ,N)分别为建筑第i个自由度的质量和刚度，H是水箱内液体的高度， 是液体的密度，g是重力加速度，1 是Bessel函数的一个根。 i(t)为建筑物第i个自由度的位移，q(t)为液体自由面在r=R且=0处液面高度变化量。ML、KL和CL 分别为液体运动的等效质量、刚度和阻尼。 是安置了防晃板后圆柱形贮箱内液体的晃动频率，A1是液体晃动过程

4、中液面高度最大变化值。（二）防晃水箱分析模型分析模型分析模型 1本次分析所采用的脉动风荷载主要是通过多质点回归方法，根据风力功率谱和空间相关特性进行模拟，脉动风荷载时程曲线的时间步长设为0.05（s)，采用12000（600s)个风载数据进行分析。具体来说就是以这些时间点的风度线性组合与白噪声之和给出现时风速，即通过求解这12000个随机过程方程的回归系数来实现对脉动风速的模拟。本次分析中，顺风向和横风向脉动荷载值分别引入计算，不考虑两者间的耦合作用。（三）脉动风荷载的数值模拟为了分析防晃水箱对高层建筑风振响应的控制效果，考虑地处市区（地面粗糙指数为0.25）的一栋方形截面的高层建筑，其截面边

5、长为40（m)，高160（m）。用10个质量点的质量-弹簧-阻尼器来模拟这个建筑，每个节点仅有水平自由度。一些假定：建筑物刚度呈梯度均匀分布，底部为顶部的2倍。 建筑物的第一阶固有频率为0.25（HZ)。 在整个响应分析过程中，建筑物结构阻尼比定为1%防晃水箱尺寸确定：记fs为建筑物的固有频率，若贮存的液体质量与总质量之比为0.94%，最优液体晃动频率fopt= fs/(1+),从而可以确定水箱的半径R=5.8（m），液体的高度H=3.4（m）（四）响应计算与结果分析针对是否安装防晃水箱两种情况，分布进行数值模拟分析得到建筑物顶部节点在顺风向和横风向的加速度和位移响应（表1）（四）响应计算与结

6、果分析通过比较可以发现，安装防晃水箱建筑物的顺风向的最大加速度和位移响应值相较为安装防晃水箱时分别减少了33%和29%；恒风向的最大加速度和位移响应值分别减少了24%和17%。为研究防晃板的尺寸、数量和位置对高层顶部节点加速度和位移均方值的影响，分别进行数值模拟分析，结果如表2、表3和表4所示。（四）响应计算与结果分析表2表明，随着环形防晃板宽度的增大，对加速度和位移响应值的抑制得到增强。（四）响应计算与结果分析由表3可知，将防晃板安装在自由液面附近时，振动响应抑制效果比较好。（四）响应计算与结果分析由表4可知，防晃板数量越多对振动响应抑制效果越好。通过对安装防晃水箱的高层建筑进行数值模拟研究

7、，有效分析了强风作用下的一种新型TLD系统防晃水箱对高层结构动力影响与振动控制效果，并得到如下结论：防晃水箱对高层结构诱发的顺风向和横风向振动响应具有良好的控制效果。当时，顺风向的加速度和位移响应的均方值分别减少了40%和21%，横风向的加速度和位移响应的均方值分别减少了43%和16%。这种新型水箱可以建筑上常规的生活或消防水箱结合起来，经过特定设计有效地减少主体结构的风振响应，提高高层建筑的舒适性与安全性。（五）结论3,05.0/,05.0/,05.0/1bNRdRdRb参考文献参考文献 1梁波，何华，唐家祥.防晃水箱控制高层建筑风振响应的研究.2001 2张敏政，丁世文，郭迅.利用水箱减震的结构控制研究.地震工程与工程振动. 2004 3梁波.输液管道和贮液圆柱壳动