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地震是一种严重威胁人类生命和财产安全的自然灾害,减震是结构工程领域的重要课题。在工程结构减震控制领域中,被动调谐减震技术作为一种有效的减震技术,已经被应用于实际工程并展示了良好的减震效果。另一方面,随着建筑工业化进程的加快,一种新型盒形装配式建筑也引起工程师的关注,该种盒子结构在工厂完成预制,通过运输设备运到工地,利用吊装设备完成安装,具有灵活、省时、质量易控等特点。然而其抗震性能与现浇结构相比有着较大的缺陷。本文结合被动质量调谐减震技术和盒子结构二者的优点提出一种多重TMD减震体系,在主体结构现浇的基础上,将部分盒子设置成传统TMD,使结构自身的部分质量充当子结构,构成被动调谐装置,从而达到减震的目的。基于此构想,本文的主要研究内容如下:
1、总结被动质量调谐减震体系特点,阐述新型装配式盒子结构的分类、特点和发展前景,指出非承重型盒子结构灵活多样的设置特点为将部分盒子结构(结构自身部分质量)设置成TMD子结构创造了可能。从被动调谐减震控制体系动力学原理出发,阐述了TMD的最佳位置是在所控振型向量中元素反应最大者对应的质点处。
2、针对简化的力学模型,采用模态分析和时程分析研究了子结构质量变化对单TMD减震效果影响,结果表明,减震效果良好;设置子结构延长了结构的第一周期;在所选E1-Ccntro波和台湾波作用下,子结构质量越大,对主结构位移响应控制效果越好,同时子结构自身位移响应也降低。
3、以控制结构前三阶振型为目标,将子结构分别设置于九层(控制第一振型),三层(控制第二振型),六层(控制第三振型),用简谐波及一至四类场地地震波进行激励,探讨不同质量比下结构的减震控制效果,在所选地震波激励下,结构减震效果均良好。一般情况下,质量比α越大,主结构加速度和位移反应峰值控制效果越好。子结构加速度和位移响应也随着质量比的增大呈降低趋势。