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本文根据课题组提出的基于装配式空腔楼板的滚球式被动减震装置(TRMD、PTRMD),利用分布于空腔楼板体系的大量空腔,将滚球式与目前得到广泛应用的空腔楼盖结构体系相结合,在工厂预制时便将滚球式阻尼器置于空腔内,可形成不影响结构使用功能,与建筑形式和谐统一的、分布式的多重滚球质量阻尼装置(MTRMD、MPTRMD),该类装置具有TRMD构造简单、无需弹簧和阻尼元件,维护成本低的优点,又具有碰撞阻尼器鲁棒性强,控制频带宽的优点。从而为解决结构减震控制问题,提供一套整体化可行方案。
首先介绍了MTRMD的装置模型,详细推导了MTRMD在多自由度体系的运动微分方程,并将其应用于高层建筑,根据振型控制提出单模态和多模态控制结构的方案,优化各个方案的最优摩擦系数,在此基础上研究各个方案的减震性能及其在结构频率失调时的鲁棒性。研究结果表明STRMD和MTRMD控制方案对高层建筑的位移、位移均方根的减震效果相当,优于DMTRMD。但DMTRMD控制方案对结构的层间位移、加速度、层间位移均方根、加速度均方根有更优的减震效果。在结构频率失调的情况下,DMTRMD的鲁棒性要优于其他两种控制方案,控制频带更宽。
然后在MTRMD的基础上增加粘弹性限位装置,采用Hertz碰撞模型模拟,并研究其减震性能。PTRMD与TRMD有相同的减震规律。相比TRMD的三种控制方案,三种引入碰撞机制的控制方案对于最大位移和加速度响应的抑制效果更好,对于层间位移、位移均方根、层间位移均方根的减震效果要差,但相差不大。结构刚度减小,两者减震效果相差不大。结构刚度变大,引入碰撞机制的三种控制效果要好,鲁棒性也更好。
最后设计了一个四层框架模型,顶部两层附加粘弹性PTRMD,研究其在自由振动和地震激励下的减震性能,并对比粘弹性碰撞和刚性碰撞PTRMD的减震性能。研究结果表明PTRMD在自由振动工况和地震波激励工况下都取得良好的减震效果,其中反应能量减震的位移均方根的减震效果最为明显。与刚性碰撞PTRMD相比,粘弹性碰撞能够减小碰撞力,减小碰撞产生的噪音。使用较软且高恢复系数的粘弹性材料可以提高粘弹性碰撞PTRMD的减震性能。
首先介绍了MTRMD的装置模型,详细推导了MTRMD在多自由度体系的运动微分方程,并将其应用于高层建筑,根据振型控制提出单模态和多模态控制结构的方案,优化各个方案的最优摩擦系数,在此基础上研究各个方案的减震性能及其在结构频率失调时的鲁棒性。研究结果表明STRMD和MTRMD控制方案对高层建筑的位移、位移均方根的减震效果相当,优于DMTRMD。但DMTRMD控制方案对结构的层间位移、加速度、层间位移均方根、加速度均方根有更优的减震效果。在结构频率失调的情况下,DMTRMD的鲁棒性要优于其他两种控制方案,控制频带更宽。
然后在MTRMD的基础上增加粘弹性限位装置,采用Hertz碰撞模型模拟,并研究其减震性能。PTRMD与TRMD有相同的减震规律。相比TRMD的三种控制方案,三种引入碰撞机制的控制方案对于最大位移和加速度响应的抑制效果更好,对于层间位移、位移均方根、层间位移均方根的减震效果要差,但相差不大。结构刚度减小,两者减震效果相差不大。结构刚度变大,引入碰撞机制的三种控制效果要好,鲁棒性也更好。
最后设计了一个四层框架模型,顶部两层附加粘弹性PTRMD,研究其在自由振动和地震激励下的减震性能,并对比粘弹性碰撞和刚性碰撞PTRMD的减震性能。研究结果表明PTRMD在自由振动工况和地震波激励工况下都取得良好的减震效果,其中反应能量减震的位移均方根的减震效果最为明显。与刚性碰撞PTRMD相比,粘弹性碰撞能够减小碰撞力,减小碰撞产生的噪音。使用较软且高恢复系数的粘弹性材料可以提高粘弹性碰撞PTRMD的减震性能。