调谐质量阻尼器应用 调谐质量阻尼器在振动控制中的应用与发展.doc

书山有路勤为径学海无涯苦作舟。调谐质量阻尼器应用调谐质量阻尼器在振动控制中的应用与发展。94。第36卷第8期西建筑vol.36no.8山2021年3月mar.2021shanxiarchitecture文章编号：10096825（2021）08009402调谐质量阻尼器在振动控制中的应用与发展王金田耿文昌鞠翱天摘要：对tmd系统的振动控制原理进行了分析结合tmd系统在土木工程中的实际应用讲述了其发展过程最后指出该系统的优点及应用中应该注意的一些问题并针对问题提出了相应的解决方法。关键词：tmd系统减振控制调谐主结构应用中图分类号：tu311.3随着我国经济建设的高速发展一些高层建筑、大型桥梁、海洋平台等重大工程大量兴建这些结构在地震、风、海浪等外荷载的作用下容易产生较大的振动。因此进行这些结构的振动控制研究是十分必要的。作为被动控制技术之一的调谐质量阻尼器是一种发展较为成熟的振动控制系统减振效果明显施工操作简单因而被广泛应用于国内外的工程中。文献标识码：a移的位移反应动力放大系数;p0/k1为主结构在外激励作用下的最大等效静力位移;1为主结构的固有频率1=11;2为tmd系统的固有频率2=22;为外激励的频率;f为tmd系统与主结构的固有频率比f=2/1;h为外激励与主结构的频率比h=/1;为tmd系统与主结构的质量比=m2/m1。由式（3）式（4）可得出受简谐激励的结构被动调谐减振机理如下：1）当tmd的固有频率2等于主结构的激励频率时p0a=0（x2-x1）k2=-p0。k11x1=0表明使主结构达到最优调谐减振效果的调谐条件是即：2=则f=h。此时：x1=tmd系统的固有频率等于主结构的激励频率。（x2-x1）k2=-p0表明当满足上述调谐条件时tmd系统向主结构施加一个惯性力其大小与激励外力相等方向相反。这就是tmd系统调谐减振的机理。2）当tmd的固有频率2等于主结构的固有频率1时f=1。此时考虑主结构最不利的振动反应即主结构受p0a=0。x1=0表明当主k11结构被外激励激发共振时使主结构达到最优调谐减振效果的调激励共振1=h=1。此时x1=谐条件是tmd系统的固有频率等于主结构的固有频率。3）当1=2时即当激励频率偏离tmd系统的固有频率时可能导致主结构产生很大的振动反应。这说明无阻尼tmd系统的调谐减振体系只适用于外激励频率稳定的情况即较窄频带的外（1）（2）激励。1tmd系统的减振原理分析调谐质量阻尼器（tunedmassdamper简称tmd）是一个由弹簧、阻尼器和质量块组成的振动系统一般支撑或悬挂在结构上。tmd对结构进行振动控制的机理是：当结构在外激励作用下产生振动时带动tmd系统一起振动tmd系统产生的惯性力反作用到结构上调谐这个惯性力使其对主结构的振动产生调谐作用从而达到减少结构振动反应的目的。为了说明tmd的减振原理将tmd系统和主结构简化为两自由度的质量、弹簧、阻尼体系如图1所示。忽略主结构和tmd系统的阻尼该体系的运动方程为：m1x1+（k1+k2）x1-k2x2=p（t）m2x2+k2（x2-x1）=02tmd系统的工程实际应用与发展tmd系统最早由frahm在1909年发明当时称之为动力吸振器主要用于控制各种机械的振动随后才被逐渐引入到土木工程领域中用于减振控制。国内外许多工程都已经将该系统用于振动控制取得了良好的控制效果。中国台北101大厦是目前世界第一高楼总高度502m共100层在87层的一个房间内挂有一个端部带阻尼的大复摆可减振40%~60%（风振或地震）。阿联酋28层七星级大酒店为了抵抗地震和风振在弧形支撑杆内安装了单自由度摆动的tmd系统实现了减振。近20年来国内外的学者们借鉴单个tmd系统的理论和技其中m1为主结构的质量;k1为主结构的刚度;m2为tmd系统的质量;k2为tmd系统的刚度;x1为主结构相对于地面的位移;x2为tmd系统相对于地面的位移。设主结构受简谐激励p（t）=p0sint频率为。利用传递函数解法可求得主结构和tmd系统的位移反应x1和x2：x1=a1=p0p0a1x2=a。121（3）f2-h2h-h[1+f（1+）]+ff2a2=（4）h-h[1+f（1+）]+f其中a1a2分别为主结构和tmd系统相对于等效静力位