被动调谐质量阻尼器用于多层厂房振动控制的研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:c948221078
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随着多层工业厂房得到越来越多结构设计者的青睐,机器放置到一层以上楼板之后引起的厂房振动问题也随之而来。山东某多层工业厂房,将机器放置在三楼,建成试机时即发生较大的楼板竖向振动和厂房整体水平振动,各项振动指标都严重超标,该不良振动甚至危及厂房结构安全。本文即以此工业厂房为研究背景,分析控制该多层厂房的振动。通过了解被动调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)的研究和应用现状,认识到使用TMD控制振动的显著优势,本文决定采用在结构上安装TMD的办法,来解决该厂房的振动问题。文章首先研究了TMD的工作原理,确定了TMD的质量、刚度和阻尼为设计的关键参数,而参数设计的合理与否直接影响到振动控制效果的优劣。在此基础上本文进一步研究了TMD参数设计方法及参数优化方法,并提出了一种用于TMD参数优化的数值算法。经算例检验,该数值算法优化结果与Warburton的解答吻合较好,说明该算法计算结果合理。另外,该算法理论上可以用于单自由度或者多自由度主结构附加单个或者多个TMD的参数优化问题,适用范围广。接下来文章分析确定了模拟厂房振动的有限元分析模型,分别是模拟楼板竖向振动的板柱模型和模拟厂房整体水平振动的三维整体模型。设计选定了TMD参数和布置方案,竖向和水平振动均采用多个TMD来控制。最后将厂房振动控制方案进行数值模拟,分析其减振效果。将控制楼板竖向振动的TMD频率调谐至机器扰力频率,模拟结果表明,控制效果很好,说明被动调谐质量阻尼器对楼板的竖向振动控制很有效。厂房整体的水平振动方案经多方案比选后得出,最后的方案使得各层的位移、速度和加速度的控制效果都较好,说明被动调谐质量阻尼器对厂房的水平振动控制也非常有效。数值模拟结果表明,安装TMD之后,该厂房的竖向和水平振动得到有效控制,各项振动指标均符合相关标准。
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