滑动屋盖摩擦控制系统对地震频谱和结构刚度的鲁棒性

地震功率谱密度函数的频率范围和结构刚度变化对滑动屋盖摩擦控制系统减震效果的影响分析表明 :控制系统减震效果对地震功率谱的频域宽窄不敏感 ,而对功率谱所覆盖的结构自振频率敏感 ;结构刚度发生± 15 %的变化对减震效果的影响不大。分析还表明 ,滑动屋盖摩擦控制系统对于结构非线性地震反应有显著的减震作用     

小高层结构屋顶保温层TMD减震分析

提出了利用小高层结构屋顶保温层和铅芯橡胶支座作为TMD装置来达到减震的设想。通过SAP2000有限元软件利用动力时程分析方法对其减震效果进行了分析。结果表明,该屋顶保温层TMD装置可有效降低结构的动力响应,其中控制后结构的楼层位移和楼层加速度的平均值降低了约20%,层间位移平均值降低了30%左右,层间剪力平均值减小了约20%~30%。利用小高层结构屋顶保温层和橡胶支座作为结构的减震控制系统具有一定的可行性和实用性。     

高烈度艰险山区跨断层隧道减震层减震技术研究

为进一步提高高烈度艰险山区跨断层隧道的减震性能,依托丽香铁路蒙古哨隧道工程,利用有限差分数值软件FLAC~(3D)对跨断层隧道施设减震层不同模式的减震效果进行研究。研究结果表明:减震层施设于初支与围岩间,其横向位移减小4.17%、竖向位移减小14.32%、最大主应力减小47.89%、最小主应力减小25.93%、最大剪切应力减小27.74%、最小安全系数提高34.62%～59.40%;减震层施设于初支与二衬间,其横向位移减小3.72%、竖向位移减小7.73%、最大主应力减小16.11%、最小主应力减小20.21%、最大剪切应力减小20.73%、最小安全系数提高0.04%～28.38%;减震层施设于初支与围岩间的减震效果优于施设于初支与二衬间。研究成果对于跨断层隧道的减震设计及减震技术有着重要的意义。     

日本开发出第二代减震技术

日本东京大学生产技术研究所教授藤田隆史等人与竹中工程公司(总经理竹中统一)和卡亚巴(KAYABA)工业公司(总经理茶野敬)合作,研制出使用可变摩擦阻尼器的半自动减震系统。这是一种能在给定容许位移空间内得到最佳效果的智能减震技术。它的一大特点是,攻克了以往被动型减震位移响应大的课题,可在不降低减震效果的前提下,使位移响应减半。现已证实了单水平向的基本性能,1990年内,还将确立双水平向的技术,并实现其实用化。这是在减震领域用半自动方式控制振动的第一次尝试。藤田教授等人这次开发的是与过去被动减     

调谐液体阻尼器对高层结构抗震性能的影响分析

在高层结构中,调谐液体阻尼器(TLD)是结构被动控制的一种装置,在结构风振控制中得到了广泛的应用,但是在地震作用下TLD对高层结构的控制技术还不完善。通过Sap2000有限元软件建立了实际框架-核心筒模型,对TLD在地震作用下的影响因素进行动力时程分析,研究了质量比、频率比以及TLD作用位置对减震效果的影响规律。得出了在频率比和位置一定时,TLD的减震率随着质量比的增大而增大,在质量比大于3%之后,减震率将逐渐减小;在质量比和位置确定时,减震率随着频率比的增大呈现出类似正态分布的规律,在频率比为0.88左右时,减震率达到最大;在质量比和频率比一定时,将TLD放置在中间位置比放在其他位置的减震率要高,为今后高层结构的设计提供参考。     

考虑轨道约束的连续梁拱桥地震反应及减震控制研究

以一座大跨度单线铁路连续梁拱桥为背景,建立了考虑轨道约束和相邻构件碰撞效应的动力分析模型;通过输入40组水平双向地震动记录进行非线性时程分析,探究轨道约束和拱肋对桥梁地震响应的影响,采用"减震榫-拉索限位器"与"自恢复耗能支撑(SCEDB)-屈曲约束支撑(BRB)"控制水平向地震反应,并对比两种组合减震控制系统的减震效...     

构造与设计参数对消能楼梯间减震性能的影响分析

为研究不同楼梯支座构造及阻尼填充墙厚度、阻尼填充墙砌体抗压强度、阻尼层剪切强度、减震支座剪切模量等设计参数对消能楼梯间减震性能的影响,采用ABAQUS有限元软件对4种不同楼梯支座构造、15个不同设计参数共19个消能楼梯间分析模型进行数值仿真分析。结果表明:不同楼梯支座构造中,设置减震支座可提供一定的水平、竖向刚度,改善楼梯间的屈服情况,减小梯板的竖向翘起位移,有利于地震中保持楼梯的稳定性;不同减震支座设置方案均可实现以减震支座的剪切变形消除梯板支撑效应、发挥良好耗能效果的减震目标;消能楼梯间构造简单、性能稳定,常用设计参数下均表现出良好的减震性能;阻尼填充墙厚度的增加,一定程度上增大消能楼梯间的刚度、水平承载能力;阻尼填充墙砌体抗压强度的变化对楼梯间减震性能影响较小;阻尼层剪切强度的增大将减小楼梯间的屈服位移,增大阻尼填充墙的压应力,建议采用剪切强度低的阻尼层材料;减震支座的剪切模量越大,梯板竖向翘起位移越小,减震支座剪切模量宜取0.5 MPa以上。     

桩式地震表面波屏障减震试验与数值分析

在双层均质土地基条件下,以桩长和桩间距为参数,采用模型试验法和数值分析法研究屏障桩对地震表面波的减震效果。研究结果表明,设置屏障桩可有效减弱地震表面波在土体中的传播,使桩后方减震区域加速度响应明显减弱;屏障桩长度和间距均对地震表面波在土体中的传播影响显著;在桩长试验中,减震率变化同时受桩长和地基土层影响,实际工程中应根据地基中土层分布情况进行桩长设计;在桩间距试验中,减震区域减震率达46%～56%,桩间距宜取约1.5倍桩径。     

输水隧道的减震措施研究

隔震技术是近几十年发展起来的新技术,对地面结构减震效果显著。本文运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界,分析了在输水隧道施工中设置减震层和注浆加固一定范围内围岩这2种方法的减震效果、适用条件及其减震机理。计算结果表明：减震层或加固层的设置均使隧道衬砌应力减小,起到保护隧道衬砌的作用;在较大的范围内注浆加固围岩的办法,对软土中的输水隧道的减震更加有效,它能充分发挥围岩的承载能力;而在围岩与衬砌间设置减震层的办法,对稳定性极好的坚硬围岩中的输水隧道的减震效果更加有效。计算结果可为地震区的输水隧道抗震设计提供依据。     

基于MRF-04K阻尼器的结构减震控制模型试验研究

本文应用最近研制的MRF—04K阻尼器对一三层钢框架模型结构进行了结构减震控制模拟地震振动台试验研究,分别验证了在不同加速度幅值的三种典型的地震动激励下两种被动控制系统和三种半主动控制系统的有效性。试验结果表明,无论是被动控制系统还是半主动控制系统都能够使模型结构的地震反应得到显著的降低。其中顶层相对位移反应和绝对加速度反应的峰值减小了50％左右。且其均方根值减小了70％左右。同时,半主动控制系统能够充分利用MR阻尼器的性能,能够以较小的控制力实现理想的减震控制效果,从而展现了基于MRF—04K阻尼器的半主动控制系统的工程应用前景。     

Protection of seismic structures using semi‐active friction TMD

Although the design and applications of linear tuned mass damper (TMD) systems are well developed, nonlinear TMD systems are still in the developing stage. Energy dissipation via friction mechanisms is an effective means for mitigating the vibration of seismic structures. A friction‐type TMD, i.e. a nonlinear TMD, has the advantages of energy dissipation via a friction mechanism without requiring additional damping devices. However, a passive‐friction TMD (PF‐TMD) has such disadvantages as a fixed and pre‐determined slip load and may lose its tuning and energy dissipation abilities when it is in the stick state. A novel semi‐active‐friction TMD (SAF‐TMD) is used to overcome these disadvantages. The proposed SAF‐TMD has the following features. (1) The frictional force of the SAF‐TMD can be regulated in accordance with system responses. (2) The frictional force can be amplified via a braking mechanism. (3) A large TMD stroke can be utilized to enhance control performance. A non‐sticking friction control law, which can keep the SAF‐TMD activated throughout an earthquake with an arbitrary intensity, was applied. The performance of the PF‐TMD and SAF‐TMD systems in protecting seismic structures was investigated numerically. The results demonstrate that the SAF‐TMD performs better than the PF‐TMD and can prevent a residual stroke that may occur in a PF‐TMD system. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Experimental verification of seismic vibration control using a semi‐active friction tuned mass damper

A tuned mass damper (TMD) system consists of an added mass with properly functioning spring and damping elements for providing frequency‐dependent damping in a primary structure. The advantage of a friction‐type TMD, that is, a nonlinear TMD, is its energy dissipation via a friction mechanism. In contrast, the disadvantages of a passive friction TMD (PF‐TMD) are its fixed and predetermined slip load and loss of tuning and energy dissipation capabilities when it is in a stick state. A semi‐active friction TMD (SAF‐TMD) is used to overcome these disadvantages. The SAF‐TMD can adjust its slip force in response to structure motion. To verify its feasibility, a prototype SAF‐TMD was fabricated and tested dynamically using a shaking table test. A nonsticking friction control law was used to keep the SAF‐TMD activated and in a slip state in earthquakes at varying intensities. The shaking table test results demonstrated that: (i) the experimental results are consistent with the theoretical results; (ii) the SAF‐TMD is more effective than the PF‐TMD given a similar peak TMD stroke; and (iii) the SAF‐TMD can also prevent a residual TMD stroke in a PF‐TMD system. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Tuned vibration absorbers with dry friction damping

The response of a linear SDOF system subjected to harmonic excitation to which a Tuned Vibration Absorber with linear stiffness and dry friction damping is attached is considered. Based on an intuitive examination of the physical behaviour of the system, closed-form expressions for TMD optimum parameters and for the steady-state amplitudes of vibration are presented. Two examples allow the comparison between the predicted behaviour and that found by numerically integrating the equations of motion. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

常摩擦TMD地震控制效果的理论和实验研究

在TMD中采用摩擦阻尼代替传统的粘滞阻尼,可有效降低TMD的造价,从而促进其推广应用。但摩擦元件是非线性的,给摩擦TMD分析和设计造成了一定的困难。为了研究常摩擦TMD地震控制的特点和规律,文中采用时程分析法进行了简谐激励和地震激励下摩擦TMD对单自由度结构响应控制的理论分析;在理论分析结果的指导下,进行了单自由度主结构和摩擦TMD系统在简谐激励和地震激励下的振动台试验。理论分析和试验结果表明:除了频率比和质量比的影响,摩擦TMD的控制效果和摩擦力大小、激励幅值有关,只要参数设置合适,其控制效果是令人满意的;在设计摩擦TMD时要针对激励大小、目标控制效率进行具体分析。     

大跨度悬索桥振动控制的双向TMD参数研究

用时域内的逐步积分法对无ＴＭＤ和带有不同参数ＴＭＤ的悬索桥进行了时程分析,结果表明,ＴＭＤ的参数对结构的动力特性的抑振效果均有较大的影响,ＴＭＤ的频率不仅影响振动控制的效果也影响结构的表观阻尼,扭转振动的控制可由侧向ＴＭＤ来实现。     

TMD对结构地震响应控制效果的研究

TMD对简谐激励和风荷载引起振动的控制效果得到了一致的肯定,然而关于TMD地震控制的效果还没有一致的结论.文中比较了几种有代表性的TMD参数优化方法所确定的TMD参数;利用MAT-LAB编制了计算程序,分析了不同方法所确定的TMD参数用于地震控制时,控制效果的差别;从反应谱的概念出发,研究TMD对单自由度结构的地震控制效果.结果表明,TMD总体上对于单自由度结构的地震响应是有控制效果的,结构本身响应越大,控制效果越好;结构本身响应很小的时候,TMD有放大结构响应的现象,但由于结构本身响应很小,放大后的结构响应也不会导致结构有破坏的危险.     

大跨度悬索桥环境振动的双向TMD控制

对带有双向ＴＭＤ系统的大跨度悬索桥进行了空间非线性时程响应分析,探讨了ＴＭＤ参数对抑振效果的影响,分析结果显示,ＴＭＤ能够增大结构的表观阻尼,有较大的能量耗散作用,加速振荡的衰减,有效地抑振结构的振动,这表明,用ＴＭＤ技术对大跨度悬索桥的环境振动实施被动控制是一个有效的方法。     

大跨度结构TMD减震系统多点激励的地震随机响应分析

众多研究表明，对大跨度结构进行抗震分析时，必须采用非一致地震激励模型。本文对带TMD系统的大跨度结构考虑地震行波效应后的随机地震响应问题进行了研究。文中建立了结构的动力方程，并利用虚拟激励法求解。研究结果表明，对于大跨度结构装设TMD子结构以后可显著地降低结构的位移、速度和加速度响应，但在设计TMD减震系统时，必须考虑到地震激励的非一致性，否则可能会使预期的减震效果失效。     

Seismic vibration control of building structures with multiple tuned mass damper floors integrated

Floor isolation system (FIS) achieving very small floor accelerations has been used to ensure human comfortability or protect important equipments in buildings. Tuned mass damper (TMD) with large mass ratios has been demonstrated to be robust with respect to the changes in structural properties. This paper presents the concept of a TMD floor vibration control system, which takes advantages of both the FIS and TMD. Such a system is called ‘TMD floor system’ herein. The TMD floor system (TMDFS) in which building floors serve as TMDs can achieve large mass ratio without additional masses. Furthermore, multiple TMD floors installed in a building can control multimode vibrations. Then, an optimal design process, where the objective function is set as the maximum magnitude of the frequency response functions of inter‐storey drifts, is proposed to determine the TMD floor parameters. Additionally, the multimode approach is applied to determine the optimal locations of TMD floors if not all of the floors in a building can serve as TMDs. In addition to the numerical simulations, a scaled model shaking table experiment is also conducted. Both the numerical and experimental results show that the absolute accelerations of the TMD floors are smaller than those of the main structural storeys, which indicates the TMDFS maintains the merit of FIS while greatly reducing seismic responses of main structures. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

动臂式施工塔吊TMD地震响应控制与分析

虽然建筑施工周期内地震致险概率并不高,但是由于塔吊使用极其广泛,塔吊致险概率并不低于建筑结构,故而针对塔吊的减震措施亟需研究。本文以某实际超高层建筑施工使用的动臂式塔吊为研究对象,根据塔吊自身和附着于超高层建筑后的动力特性,研究了TMD装置的不同方案对塔吊地震响应的控制效果。结果表明:① TMD装置对于属于高耸结构的塔吊减震控制非常有效;② 设置在塔身顶部的双向TMD不仅可以有效减小塔身偏摆,也可以间接有效地控制起重臂的竖向振动;③ 由于超高层建筑-塔吊结构高阶振型影响明显,此TMD装置对塔吊塔身控制效果不稳定,但对于起重臂仍能起到良好的控制作用,故而此TMD装置可以使用在附着在超高层建筑上的施工塔吊,对于塔身的振动控制仍需进一步研究。