调液阻尼器对高层建筑的地震控制作用研究

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结构振动控制为工程结构的风振、地震动控制开辟了一条新的有效途径,正日益成为研究的热点。调液阻尼器(TLD)作为一种被动控制装置,由于其造价低廉、可靠性高等优点,在高层建筑和高耸结构的风振控制中得到了较为广泛的应用,并取得了较好的控制效果。但对高层建筑而言,地震动作用要比风荷载作用危害大,TLD对高层建筑的地震反应控制技术还不完善。本文主要研究TLD在高层建筑的地震动控制中的作用,分析了影响TLD地震动控制效果的各种因素,具体内容如下。在绪论中,首先综述了高层建筑的振动问题和结构振动控制的研究内容,重点介绍了调液阻尼器的研究现状,包括理论、试验研究和工程应用状况。在较全面地了解与本课题相关领域研究现状的基础上,提出了本文的研究内容和方法。第二章是TLD一结构相互作用的计算方法研究。本文结合浅水波动理论和现代控制理论中的状态空间数学模型,推导出了利用TLD对结构进行振动控制的计算方法。通过实例计算和其他的计算方法比较发现,本文的计算方法不需要计算出TLD的动水压力值就可以直接得到受控体系的反应,可以简化计算程序,有一定的实际应用价值。第三章主要计算分析了影响TLD对高层建筑地震动控制效果的因素。对某一特定结构而言,影响TLD控制效果主要有两方面的因素:一是不同的TLD参数,本章讨论了质量比和TLD频率的影响;二是不同外荷载对TLD减振效果的影响。在地震荷载作用下,通过计算分析(必要时做模拟试验)进行TLD优化设计,选取合适的TLD参数,被动控制装置TLD对高层建筑的地震响应可以得到较好的控制效果。第四章以一个实际高层建筑为例,采用被动控制装置TLD进行结构在地震荷载作用下的振动控制设计,为以后进行高层建筑的抗震设计提供了一些借鉴。在结论与展望中,总结了本文取得的一些结论,提出了需要进一步解决的问题。
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