粘滞流体阻尼器消能减振技术的理论、试验与应用研究

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结构消能减振技术是一种结构控制技术,它是通过在结构的适当位置安装消能减振装置,利用这些装置的耗能来减小结构在强震和大风作用下的振动反应.粘滞流体阻尼器就是一种性能优良的消能减振装置.该文针对粘滞流体阻尼器消能减振技术的理论、试验与工程应用进行了系统的研究.(1)对粘滞流体阻尼器的减振机理进行分析,对比了双出杆、单出杆、油缸间隙式以及外加油路装置等不同构造的阻尼器的工作性能和优缺点;对不同粘度的硅油、液压油等粘滞阻尼材料的性能进行了对比研究.(2)以伯努利方程和层流理论为基础,根据流体力学理论建立了双出杆型粘滞流体阻尼器的理论计算公式,并探讨了理论计算公式与实际应用之间产生差异的原因.(3)在研究基本原理的基础上,设计、研制出具有自主知识产权的性能良好的粘滞流体阻尼器产品——双出杆型粘滞流体阻尼器.(4)进行了粘滞流体阻尼器的动态力学性能试验、力学模型建立和性能参数标定,系统地对粘滞流体阻尼器工作性能的各种影响因素进行研究.研究认为,粘滞流体阻尼器的输出阻尼力与活塞有效面积、阻尼孔面积大小、阻尼孔长度和形状、活塞运动速度、温度、阻尼材料粘度和粘温关系、激振频率和位移幅值变化等各种因素有关,并通过试验得出了阻尼力与各种影响参数之间的经验公式.(5)研究了粘滞流体阻尼器用于建筑结构消能减振设计的设计原理、分析方法.包括阻尼器的设置、消能支撑的型式、支撑钢杆的设计、抗震设防目标、消能减振建筑结构的特点,以及消能减振结构设计计算要点;给出了消能减振结构的附加水平控制力、阻尼器附加有效阻尼比和总有效阻尼比、地震影响系数、阻尼矩阵的计算方法;介绍了采用粘滞流体阻尼器进行消能减振设计的两种计算方法——振型分解反应谱法和直接动力时程分析法设计计算要点;给出了采用粘滞流体阻尼器进行消能减振设计的实用设计步骤.(6)研究了采用粘滞流体阻尼器的调频质量阻尼器系统(TMD)用于大跨结构和高柔结构消能减振设计的设计原理.(7)通过对粘滞流体阻尼器用于高层结构、大跨结构、顶部设有钢塔的高层结构等实际工程的研究,进一步介绍了粘滞流体阻尼器用于工程结构消能减振的设计方法.对工程采用粘滞流体阻尼器减振设计的计算原理、阻尼器选用、阻尼器布置、连接装置的构造做法以及减振结果分析进行了详细介绍.
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