非线性TMD应用于超高层建筑的减震研究

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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。
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