液柱式振动吸振器(LCVA)在结构振动控制中的研究

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随着建筑高度的增加、轻质高强材料和先进技术的应用,建筑物的阻尼越来越小,同时也变的越来越柔。因此建筑对环境激励如风、波浪、地震等变得越来越敏感,在这些激励下,建筑物的振动可能导致建筑物破坏、人的不舒适感、设施的损坏。因此,急需寻求一种切实有效的方法来控制建筑结构这种振动。最常用的被动装置是调协质量阻尼器TMD和调协液体阻尼器TLD。TLD是TMD的一种特殊形式,只是把质量块用液体(通常是水)代替。调协液柱式阻尼器TLCD又是TLD的一种特殊形式,通过在U型管内设置节流阀或节流孔来产生阻尼,它是依靠U型管内的液柱运动来对结构产生反力。TLCD是结构被动控制减振装置中较为有效的一种。到目前为止,有关TLCD的研究主要集中在截面均匀的U型管上。TLCD在控制长周期激励振动方面得到了很大的进展,但在相对较短周期的外激励作用下的情况还有待于研究,这主要是因为液柱的振动周期仅由管内液柱全长决定,因此白振频率范围较窄。针对TLCD的上述缺点,本文主要对变截面U型液柱式振动吸振器LCVA(Liquid Column Vibration Absorber)的动力特性及减振效果进行研究。LCVA的U型管的截面面积可以不同。通过改变U型管的截面面积可以加宽被动控制系统的自振频率范围。本文首先对装有LCVA的单自由度和多自由度结构的振动控制进行了理论分析,与未装LCVA的结构进行比较,并对LCVA的基本参数进行优化,进一步对多重LCVA(MLCVA)的特性进行研究。其次对一个顶层装有LCVA的四层钢架模型在地面运动下的试验来验证理论分析结果。论文最后用数值模拟的方法对一个装有LCVA的高层建筑在风振作用下的动力响应来说明LCVA的减振消能效果。
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