基于粘滞阻尼器的某超高层结构风振控制研究

以某全钢的钢结构超高层建筑为背景,研究了结构在风荷载作用下,采用粘滞阻尼器进行结构风振控制后结构舒适度的减振效果。首先利用MIDAS软件建立了该结构的有限元模型,并基于风洞试验验证了结构模型的正确性和有效性,采用粘滞阻尼器对结构进行了减振控制分析。计算结果表明,结构在最不利风向角风荷载时程作用下舒适度控制层的峰值加速度、均方根加速度得到有效控制,减振效果明显。     

基于风洞试验的变阻尼质量调谐阻尼器景观塔的减振分析

基于风洞试验得到的各结构层风荷载时程，采用ABAQUS软件对景观塔无控结构和有控结构进行10,50,100 a重现期风作用下的风振响应分析，得到了质量调谐阻尼器(TMD)在不同重现期风荷载作用下的减振效果。计算结果表明：两级变阻尼TMD能有效减小风荷载作用下结构的响应，减振效率随着楼层的增高而增大；风荷载作用下TMD均未超出最大行程，10 a重现期风作用下处于一级阻尼；50、100 a重现期风作用下二级阻尼发挥作用；设置TMD能有效提高结构舒适度，TMD对加速度控制的效率高于位移控制；TMD作为一种有效的减振控制装置，适用于有限位需求的高耸结构风振设计。     

液体黏滞阻尼器在超高层建筑抗风设计中的应用研究

超高层结构过大的顶点风振加速度会令人感到不适和恐慌,使用液体黏滞阻尼器可增加结构阻尼比,从而减小结构顶点风振加速度达到抗风减振的目的。对抗风振设计中液体黏滞阻尼器应用中的有关问题进行讨论,包括液体黏滞阻尼器不同布置方式的减振率对比,阻尼器非线性模型的计算模拟方法,液体黏滞阻尼器的型号选取、安装、维护等。同时通过工程案例,说明合理布置液体黏滞阻尼器可以有效地减小超高层结构顶点风振加速度,提高其风振舒适度。     

某超高层建筑结构风致混合减振控制研究

为改善某高度为450 m的超高层建筑结构的风振舒适性,基于线性滤波法模拟研究了该结构顺风向和横风向脉动风荷载时程,采用非线性黏滞阻尼器和调频质量阻尼器相结合的混合减振技术对其开展了风致振动控制研究。结果表明,线性滤波法能够用于模拟超高层结构的脉动风荷载时程,模拟功率谱函数与目标功率谱具有良好的吻合性;混合减振技术不仅有效降低了该超高层建筑结构的风致振动反应,大量耗散风振输入能量,改善结构风振舒适度,而且充分利用结构自身资源设计了调频质量阻尼减振装置,既节省空间,又在一定程度上提高了结构的经济性。     

附设粘滞阻尼器的高层立体车库风振性能

为了控制高层立体车库在水平风荷载作用下的风振响应,附设粘滞阻尼器是一种有效方法。针对带隔层支撑的高层立体车库,提出了两类阻尼器布置方案,基于采用线性滤波法的自回归模型(AR模型)生成总风压时程数据,通过ANSYS软件进行风振时程分析,仅引入附加阻尼,研究原结构附设粘滞阻尼器之后的减振效果,以减振率和吸收的风振能量为性能指标,通过比较不同阻尼器布置方案的性能指标差异,得到最优阻尼器布置方案。结果表明:方案A-1的减振效果最好,中柱和角柱的减振率分别为29.2%,36.1%,其他构件吸收的风振能量为715 J。附设粘滞阻尼器之后,结构的层间位移角、顶部位移和顶部加速度都得到明显改善,为高层立体车库的抗风设计提供了参考。     

某超大高宽比超高层建筑风振控制研究

根据某超大高宽比超高层住宅建筑提高风振舒适度的需求,拟采用黏滞阻尼器来减小风致振动,通过对阻尼器沿竖向不同部位布置的多个方案进行风振及小震时程分析,对比研究了不同布置方案分别对结构顶点加速度、层间位移角及基底剪力的减振效果,结果表明合理布置的黏滞阻尼器可有效降低顶点风振加速度,也可有效降低小震作用下的基底剪力与层间位移角。     

粘滞阻尼器在连体高层结构中的抗风减振效果

主要研究设置粘滞阻尼器的连体高层结构风振响应及风动力荷载作用下粘滞阻尼器对结构内力、变形、加速度及能量耗散的控制效果。根据连体高层结构刚性模型的风洞试验，得到风压系数时程数据。通过编制基于风洞试验的风荷载时程处理程序WINDHIST V2.0，可将风洞试验数据进行处理并导入有限元程序进行风振时程分析。对连体高层结构进行多工况风振时程分析，结果显示：设置粘滞阻尼器能减小连体结构内力及变形，内力的控制效果优于变形的控制效果。连体结构顶部加速度是由脉动风的动力效应引起，粘滞阻尼器能有效地控制结构顶部楼层加速度。     

布置方式对MR阻尼器在网壳结构风振抑制中的影响及规律

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置,将MR阻尼器以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的,研究了阻尼器的布置方式对空间网壳结构的抗风减振效果的影响.研究表明,阻尼器的布置方式对加入MR阻尼器后的网壳结构在风荷载作用下的减振效果具有一定程度的影响.     

景观塔两级变阻尼电涡流TMD减振分析与试验研究

对景观塔的结构选型与减震方案比选进行了阐述,研发了一体化两级变阻尼电涡流调谐质量阻尼器,模拟了脉动风和横风共振时风速时程,对有控和无控结构进行了脉动风与横风共振作用下风振响应分析,得到了调谐质量阻尼器(TMD)在10,50,100年脉动风与横风共振作用下的减振效果.进行了振动台试验,验证了结构选型的合理性.结果表明:景观塔结构能有效抵御脉动风,但10年脉动风与横风共振作用下,结构顶层不满足舒适度要求;两级变阻尼电涡流调谐质量阻尼器能有效控制脉动风和横风共振作用下的结构响应,减振效果随楼层的增高而增大.设置TMD后,10年脉动风和横风共振作用下,顶层位移分别减小34.3％,82.5％,顶点加速度分别减小42.9％,80.8％;50年脉动风作用下,楼层位移和顶层加速度最大分别减小43.04％,32.44％;100年脉动风作用下,楼层位移和顶层加速度最大分别减小32.23％,23.23％.航管塔、气象塔等要求高的高耸结构,适合用TMD的减振措施.高宽比大的高耸结构采用TMD减振满足舒适度要求时,结构选型应优先选择第一振型参与系数高的结构体系.     

超高层建筑风振控制方案的对比分析

以天津某超高层结构的风振控制为研究对象,分析了风荷载的动力特性。针对该工程的自身特点提出了设置粘滞阻尼器(A)、设置双向调频质量阻尼器(B)、设置粘滞阻尼器和双向调频质量阻尼器(C)的三种减振控制方案,采用具有三维空间相关性的自回归过滤技术,进行了不同控制方案下的风振控制动力分析,对比分析了不同方案下的控制效果。结果表明:在特定的加强层处设置粘滞阻尼器及在顶层设置调谐质量阻尼设备均能够耗散风振作用输入能量的30%以上,进而有效衰减结构的风致振动响应,保证主体结构的正常使用工作状态。依据分析结果对超高层结构体系风振控制的分析与设计提出了建议。     

带突出物高层建筑的减振方案对比

采用改进的自回归模型模拟了某带突出物高层建筑结构的脉动风荷载时程,针对其自身特点,提出了突出物玻璃幕墙开洞（方案A）、设置粘滞阻尼器（方案B）、玻璃幕墙开洞与设置粘滞阻尼器相结合（方案C）的3种减振方案。在10年和50年一遇2种风振作用下,对该工程进行了不同减振方案下的风振动力分析,最后依据分析结果对类似结构体系风振控制的分析与设计提出了建议。结果表明：方案B和方案C具有大量耗散风振输入能量、有效衰减结构动力响应和降低结构风振作用的能力,可减小主体结构顶点位移和加速度响应的最大幅度分别为34.6%、36.8%,提出的减振方案对于抑制结构风致振动、提高结构安全性和舒适性具有可行性和有效性。     

高风地区超高钢结构黏滞阻尼多性能减振设计

对超高层结构的抗风性能要求很难单独通过调整结构构件尺寸来满足,所以耗能减振技术应运而生。耗能减振技术为建筑抗风设计开辟了新的途径,并以传统抗风设计无可比拟的优点,受到了各国学者和工程人员的青睐和重视,得到了越来越多的研究。黏滞阻尼器作为一种速度相关的耗能减振设备,具有出力平稳、在微小位移下仍能发挥作用的优点,因此黏滞阻尼器在风荷载下能够正常发挥作用。反向肘节放大系统是一种阻尼器位移放大的机械系统,它可以将阻尼器的作用放大到2～4倍,在减振效果相同时可以将阻尼器数减少几乎一半。在此基础上,以某超高层项目作为工程案例介绍了该项目黏滞阻尼系统的具体设计,并对有控结构和无控结构在风荷载下的性能进行了对比,结果表明,黏滞阻尼系统显著提高了结构的抗风性能。     

调频减振系统和黏滞阻尼系统在超高层结构中风振控制性能的对比研究

超高层建筑中常用的风振控制措施主要包括调频减振系统和黏滞阻尼系统。系统地阐述了两种方案的基本原理、工程适用性以及参数取值,并结合实际项目较为全面地对比了其抗风性能。虽然调频减振系统在建筑功能的适应度上和施工可实施性上都存在一定的不足,但作为结构风振控制措施仍不失为一种可取方案。黏滞阻尼系统不但可以提升结构在风荷载下的舒适度,还能提升结构在风荷载和地震作用下的刚度和强度,适应了结构应对不同抗风设防水准的性能需求。结合高效的连接形式,黏滞阻尼系统是一种适用于高层、超高层建筑抗风的高性能且经济的减振控制措施。     

改进遗传算法的结构调谐质量阻尼器风振控制的优化设计

为获得带调谐质量阻尼器(TMD)的建筑结构在随机风荷载作用下基于舒适度及动力可靠度的TMD装置的最优参数,在获得与舒适度相关的结构一阶模态加速度风振响应的解析解的基础上,根据随机过程极值理论,获得受控结构平均最大风振位移的解析解;然后,定义结构在设置TM,和不设置TMD的平均最大风振位移之比作为减振效果指标,并以之为优...     

线性黏滞阻尼器在某超高层建筑中的应用

以大连某综合发展项目中超高层建筑T塔楼为工程背景,将速度型黏滞阻尼器设置于核心筒墙体悬挑出的伸臂和外框柱之间,利用两者之间的竖向变形差耗散振动能量。介绍了阻尼系数的确定方法和三种伸臂形式及伸臂端部和外框柱与阻尼器的连接节点大样。基于风洞实验室的风力时程数据对结构的加速度和层间位移角响应进行详细分析。结果表明,塔楼采用16个黏滞阻尼器之后,有效减小了10年回归期风荷载作用下结构顶部的加速度,其顶部舒适度可改善20%左右,成功达到预期效果。     

设置粘滞阻尼器网架结构的风振响应分析

建立大跨平屋盖网架结构数值模拟分析模型,施加风洞模型试验获得的屋盖节点风压时程,分析附加粘滞阻尼器对屋盖结构风致振动响应减振效果,结果表明,附加粘滞阻尼器对大跨网架结构的风致振动响应可取得较好的减振效果;阻尼器布置数量增多,屋盖结构风致振动响应减振效果增强,但受阻尼器布设位置影响,距离较远时效果减弱。非线性阻尼器减振效果优于线性阻尼器,随着阻尼指数的增加减振效果减弱。     

基于风洞试验的超高层建筑结构风振时程分析

目前超高层建筑结构风振分析常采用的是规范的简化理论方法和基于风洞试验方法频域方法．随着结构体型的复杂化或周边建筑对风场有明显干扰时，进行结构风振时程分析是更为简单直接有效的方法。本文通过编程实现生成风洞试验中风荷载时程数据并导入有限元分析软件进行结构的时程分析，获得整体结构位移、内力以及加速度时程等重要数据，为规范方法不适用的超高层建筑结构风振响应分析及舒适度评估提供了可行的方法。     

消能减震伸臂桁架在超高层结构中的风振控制研究

随着建筑物高度的增加,框架-核心筒-伸臂结构体系的应用越来越多。同时,多道伸臂桁架的布置在超高层结构中越来越普遍,较柔的超高层结构的自振频率接近脉动风的频率,风振下结构的加速度较大,易引起舒适度问题。针对某带多道伸臂桁架的超高层建筑,提出在伸臂桁架与外框架间布置黏滞阻尼器的方法,即采用带黏滞阻尼器的消能减震伸臂桁架,来控制结构在风振下过大的加速度响应,重点分析其抗风性能及在不同高度的伸臂桁架中布置黏滞阻尼器的减振效率。     

考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究

利用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器测得连续的人行荷载时程,并建立了傅里叶级数荷载模型。为考虑行人-结构动力相互作用,将人体等效为具有质量、刚度、阻尼的单自由度生物力学模型,确定了行人模型各个参数与步行频率及人体本身质量的拟合表达式。以甘肃科技馆某两层悬挑的钢筋桁架楼承板为工程背景,采用ANSYS有限元软件仿真模拟结构在人行荷载作用下的振动响应,对比分析表明：考虑行人-结构相互作用后,其加速度响应要降低至少10.59%。针对结构最大加速度响应超过舒适度指标限值的情况,分别以单个调谐质量阻尼器和新型3-DOF调谐质量阻尼器对结构的振动响应进行控制,均取得了较好的减振效果,且采用阻尼比较小的3-DOF调谐质量阻尼器效果更好。     

斜拉桥拉索风雨振观测及其控制

介绍了在湖南岳阳洞庭湖大桥进行风雨振观测的情况,得到了拉索加速度时程曲线、拉索振动的加速度轨迹和共振频率;通过数值仿真和现场试验全面评估了磁流变阻尼器对拉索振动控制的性能,得出了阻尼器安装位置、外部激励大小及阻尼器输入电压大小等参数对拉索系统各阶模态阻尼比的影响规律及磁流变阻尼器的减振效果。结果显示在安装磁流变阻尼器后拉索系统的前三阶模态阻尼比大大增加,并且存在一个优化电压,在该电压下能取得最大的模态阻尼比,表明磁流变阻尼器具有良好的减振性能。实际风雨振观测进一步验证了其良好的减振效果。