质量调谐阻尼器和调频液体阻尼器ppt课件

1、 目录l调谐质量阻尼器由质块，弹簧与阻尼系统组成。调谐质量阻尼器由质块，弹簧与阻尼系统组成。l当构造在外鼓励作用下产生振动时，带动当构造在外鼓励作用下产生振动时，带动TMDTMD系一致系一致同振动，同振动，TMDTMD系统产生的惯性力反作用到构造上，调谐系统产生的惯性力反作用到构造上，调谐这个惯性力，使其对主构造的振动产生调谐作用，从这个惯性力，使其对主构造的振动产生调谐作用，从而到达减小构造振动反响的目的。而到达减小构造振动反响的目的。TMDTMD构造运用的现代思想的最早来源构造运用的现代思想的最早来源是是FrahmFrahm在在19091909年研讨的动力吸振器。年研讨的动力吸振器。Fra

2、hmFrahm的吸振器的图解见图的吸振器的图解见图7 71 1，它，它由一个小质量由一个小质量m m和一个刚度为和一个刚度为A A的弹的弹簧衔接于弹簧刚度为簧衔接于弹簧刚度为K K的主质量的主质量M M。在简谐荷载下，当所衔接的吸振器在简谐荷载下，当所衔接的吸振器的固有频率被确定为鼓励频率时，的固有频率被确定为鼓励频率时，主质量主质量M M能坚持完全静止。能坚持完全静止。lSnowdonSnowdon研讨了其他能够的吸振器方式，如三单元吸振器，研讨了其他能够的吸振器方式，如三单元吸振器，显示假设第三单元与阻尼器串联，主系统幅值能减小显示假设第三单元与阻尼器串联，主系统幅值能减小15153030

3、，但这种减小对频率是非常敏感的，在实践中它，但这种减小对频率是非常敏感的，在实践中它将影响吸振器的性能。将影响吸振器的性能。lIoiIoi和和IkedaIkeda提出了主系统在小阻尼情况下吸振器参数优提出了主系统在小阻尼情况下吸振器参数优化的阅历公式。化的阅历公式。RandallRandall等提出了在系统中思索阻尼影响等提出了在系统中思索阻尼影响的这些参数的设计图表。的这些参数的设计图表。WarburtonWarburton和和AyorindeAyorinde那么进一那么进一步用表列出了最大动力放大因子、调谐频率比及特定质量步用表列出了最大动力放大因子、调谐频率比及特定质量比和主系统阻尼比的

4、吸振器阻尼比的优化值。比和主系统阻尼比的吸振器阻尼比的优化值。l台北台北101101大厦是目前世界第一高楼，总高度大厦是目前世界第一高楼，总高度502m502m，共，共100100层，在层，在8787层的一个房间内挂有一个端部带阻尼的大复摆，层的一个房间内挂有一个端部带阻尼的大复摆，可减振可减振 40 40 60 60 ( (风振或地震风振或地震) )；l阿联酋阿联酋2828层七星级大酒店，为了抵抗地震和风振，在弧层七星级大酒店，为了抵抗地震和风振，在弧形支撑杆内安装了单自在形支撑杆内安装了单自在 度摆动的度摆动的TMDTMD系统，实现减振。系统，实现减振。l近近20年来，国内外学者针对单个年

5、来，国内外学者针对单个TMD系统的实际和技术方法，提出了系统的实际和技术方法，提出了多 调 谐 质 量 阻 尼 器 的 概 念 ， 简 称多 调 谐 质 量 阻 尼 器 的 概 念 ， 简 称MTMD。MTMD系统可对受较宽频带系统可对受较宽频带的外鼓励的构造进展振动控制，效果的外鼓励的构造进展振动控制，效果明显。上海青浦电视塔高明显。上海青浦电视塔高168m，在离，在离地面地面.5m的一段悬挂的一段悬挂11个质量摆，这个质量摆，这11个 质 量 摆 的 自 振 周 期 为个 质 量 摆 的 自 振 周 期 为0.398Hz0.487Hz，它们组成的频带，它们组成的频带与风鼓励所产生的电视塔振

6、动频带根与风鼓励所产生的电视塔振动频带根本吻合，经测试发现，电视塔天线端本吻合，经测试发现，电视塔天线端位移的控制效果为位移的控制效果为20.3，塔楼的加速，塔楼的加速度反响最大值的控制效果为度反响最大值的控制效果为36.4。地震动时程l现阶段，国内外学者对现阶段，国内外学者对TMD系统进展了改良和扩展，构系统进展了改良和扩展，构成了利用构造内部的设备、安装等作为质量体对构造的成了利用构造内部的设备、安装等作为质量体对构造的振动能量进展耗费，简称振动能量进展耗费，简称ETMD。此系统抑制了。此系统抑制了TMD系系统需求添加额外质量的缺乏，减轻了系统承载的负担。统需求添加额外质量的缺乏，减轻了系

7、统承载的负担。目前该系统曾经被运用于海洋平台的振动控制。其优点目前该系统曾经被运用于海洋平台的振动控制。其优点是调谐质量与平台剩余质量之比可达是调谐质量与平台剩余质量之比可达200以上，是普通以上，是普通TMD系统的系统的40倍，减振效果良好。倍，减振效果良好。地震动时程l能有效衰减主构造的振动反响：在合理选取质量、刚度能有效衰减主构造的振动反响：在合理选取质量、刚度系数、阻尼比等构造体系调谐参数的情况下，主构造的地系数、阻尼比等构造体系调谐参数的情况下，主构造的地震反响位移、加速度可衰减震反响位移、加速度可衰减3060，可有效衰减，可有效衰减主构造在各种外部振动冲击下地震、风、海浪等的振主构

8、造在各种外部振动冲击下地震、风、海浪等的振动反响；动反响；l可以充分利用主构造已有的构造作为可以充分利用主构造已有的构造作为TMD系统，不用专系统，不用专门设置调谐安装；门设置调谐安装；l采用采用TMD系统对于某些难以采取传统加强措施的构造，系统对于某些难以采取传统加强措施的构造，如高层构造、高层塔架构造、大跨度构造、海洋平台等艰如高层构造、高层塔架构造、大跨度构造、海洋平台等艰苦构造，提供了一条难以替代的减振措施；苦构造，提供了一条难以替代的减振措施；l节省工程造价：由于节省工程造价：由于TMD系统对主构造的减振作用明显，系统对主构造的减振作用明显，所以主构造可以减小构件截面尺寸、减小配筋、

9、简化施工；所以主构造可以减小构件截面尺寸、减小配筋、简化施工；l不仅适用于新建构造的减振控制，而且也适用于已有建不仅适用于新建构造的减振控制，而且也适用于已有建筑的减振控制。筑的减振控制。l对于某个对于某个TMD系统，应尽量以控制主构造的低阶振型为系统，应尽量以控制主构造的低阶振型为目的；目的；l单个单个TMD用于构造控制时其有效频率较窄，控制效果不用于构造控制时其有效频率较窄，控制效果不稳定。可以经过添加稳定。可以经过添加TMD系统的数量以应对较宽频带的鼓系统的数量以应对较宽频带的鼓励；励；l对于以某一振型为主要控制目的的对于以某一振型为主要控制目的的TMD系统，其最优装系统，其最优装设位置

10、是该振型最大反响向量的质点处；设位置是该振型最大反响向量的质点处；l对于具有多个振型的主构造减振控制，可以适当增大对于具有多个振型的主构造减振控制，可以适当增大 TMD系统的阻尼或者设置多个系统的阻尼或者设置多个TMD系统。系统。调频液体阻尼器调频液体阻尼器(Tuned Liquid Damper(Tuned Liquid Damper，简称，简称TLD)TLD)是是一种被动耗能减振安装，近年来进展了大量的研讨和一种被动耗能减振安装，近年来进展了大量的研讨和运用。调谐液体阻尼器利用固定水箱中的液体在晃动运用。调谐液体阻尼器利用固定水箱中的液体在晃动过程中产生的动侧力来提供减振作用。其具有构造简

11、过程中产生的动侧力来提供减振作用。其具有构造简单，安装容易，自动激活性能好，不需求启动安装等单，安装容易，自动激活性能好，不需求启动安装等优点，可兼作供水水箱运用。优点，可兼作供水水箱运用。TLDTLD减振控制实际根据水箱水的水深与水箱振动方向的比减振控制实际根据水箱水的水深与水箱振动方向的比值可分为浅水实际和深水实际。值可分为浅水实际和深水实际。浅水实际由于水深较浅，思索液体运动的非线性，液面晃浅水实际由于水深较浅，思索液体运动的非线性，液面晃荡大从而加大了构造的阻尼，产生减振效果，但浅水水箱荡大从而加大了构造的阻尼，产生减振效果，但浅水水箱只适宜做阻尼器，不适宜其它用途，所以生活、消防等所

12、只适宜做阻尼器，不适宜其它用途，所以生活、消防等所需的水箱需求专门的大空间来放置，提高了工程造价，因需的水箱需求专门的大空间来放置，提高了工程造价，因此比较适宜塔式等挺拔构造此比较适宜塔式等挺拔构造; ;深水实际卞要假设是液面运动是微幅的，用线性实际来描深水实际卞要假设是液面运动是微幅的，用线性实际来描写液体的运动，与之对应的深水水箱那么可以方便地用生写液体的运动，与之对应的深水水箱那么可以方便地用生活水箱改装，既不用制造专门的水箱，也不需求额外的盛活水箱改装，既不用制造专门的水箱，也不需求额外的盛放空间，造价低，适宜生活、办公用的高层建筑。放空间，造价低，适宜生活、办公用的高层建筑。l第一个

13、在高层建筑中运用第一个在高层建筑中运用TLDTLD来减少风振反响的例子是日来减少风振反响的例子是日本横滨的本横滨的“Shin Yokohama PrinceShin Yokohama Prince旅馆。在它的顶部安旅馆。在它的顶部安装了水箱作为装了水箱作为TLD.TLD.l如下图。大连地域由于临海，存在风力较大的情况。当如下图。大连地域由于临海，存在风力较大的情况。当地的根本风压可达地的根本风压可达0.75kN/m20.75kN/m2。大连国贸大厦的高宽比为。大连国贸大厦的高宽比为6.7,6.7,横向较柔，风振影响大，为减小横向振幅和最大加速度，横向较柔，风振影响大，为减小横向振幅和最大加速度，提高构造整体的平安度和顶层风振的温馨度，在该构造中提高构造整体的平安度和顶层风振的温馨度，在该构造中配置水箱设计成了减振控制安装配置水箱设计成了减振控制安装TLD.TLD.l为提高为提高TLD的减振效果，的减振效果，Fujino等利用多个水箱作为等利用多个水箱作为TLD(简称简称MTLD)进展进展MTLD构造减振体系的研讨构造减振体系的研讨.水箱被水箱被分为假设干个小水箱分为假设干个小水箱(如图如图6)，图，图7是是STLD系统与系统与MTLD