Y6 5 4 5l4调频液体阻尼器对高层结构减振控制效果比较研究结构工程专业研究生吴成勇指导教师李章政在最近的研究中，使用调频液体阻尼器( T L D ) 的振动控制方法吸引了越来越多的研究者的兴趣，人们更多地进行了这种体系的试验研究。T L D 系统由于具有许多显著的优点，在振动控制中得到了越来越多的实际应用，并取得了显著的控制效果，但T L D 对高层建筑和高耸结构动力反应控制研究多限于风振研究，而对地震反应控制的技术还不完善，仍有许多问题尚待解决。本文研究了结构自身的动力特性，地震激励和T L D 控制参数等对结构减振控制效果的影响。研究中选取2 1 、2 6 、3 0 层高层结构模型，在地震激励E 1 c e n t r o 、2 T E L 、3 T E L 作用下，研究了S T L D 的控制频率比对控制效果的敏感特性以及质量比和阻尼比对控制效果的影响。分别对高层结构的前三阶T L D 控制效果进行比较分析，对M T L D 动力参数对结构控制效果的影响进行了探讨。本文对高层结构采用层模型，运用w i l s o n 一0 法，并用C 语言编制计算程序对结构进j j - 时程分析，进行比较研究，并对各控制参数进行了优化。基于以上研究，得出了一些有意义的结论，可供工程应用参考。关键词：调频液体阻尼器T L D高层结构减振控制C o m p a r a t i v eS t u d yo ft h eE f f e c to fC o n t r o l l i n gV i b r a t i o no fH i g h r i s e - B u i l d i n gb yT L DS y s t e mS t r u c t u r a lE n g i n e e r i n gP o s t g r a d u a t eC a n d i d a t e ：W uC h e n g y o n gT u t o r ：L iZ h a n g z h e n gT h em e t h o da p p l y i n gt u n e dl i q u i dd a m p e r s ( T L D ) t oc o n t r o lv i b r a t i o na t t r a c t sm o r ea n dm o r er e s e a r c h e r si nr e c e n ts t u d i e s M u c hd o n ei St h ee x p e r i m e n t a lr e s e a r c ho ft h i ss y s t e m T L Ds y s t e m sh a v eb e e np r a c t i c a l l ya p p l i e dt oc o n t r o lv i b r a t i o nf o rm a n yo b v i o u sv i r t u e s ，a n do b s e r v a b l ee f f e C t So fv i b r a t i o nc o n t r o lh a v eb e e no b t a i n e d B u tt h er e s e a r c ha p p l y i n gT L Dt oc o n t r o lt h ed y n a m i cr e s p o n s eo fh i g h r i s eb u i l d i n ga n dt a l lc o n s t r u c t i o ni sl i m i t e dt ow i n d v i b r a t i o n s ，a n dt h et e c h n i q u et Oc o n t r o le a r t h q u a k er e s p o n s eo fh i g h - r i s eb u i l d i n gi si n c o m p l e t e ，m a n yp r o b l e m sa r et ob er e s o l v e d S o m ef a c t o r sw h i c ha f f e c tv i b r a t i o nc o n t r o le f f e c t so fT L Ds y s t e mh a v eb e e ns t u d i e d ，s u c ha st h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h eh i 【曲一r i s eb u i l d i n g si t s e l f ,e a r t h q u a k ee x c i t a t i o na n dp a r a m e t e r so fT L Ds y s t e m 2 1 、2 6 、3 0s t o r i e sh i g h r i s eb u i l d i n gs t r u c t u r a lm o d e l sh a v eb e e ns e l e c t e d ，u n d e rt h ee a r t h q u a k eE l c e n t r o 、2 T E L 、3 T E Le x c i t a t e d i n g ，t h es e n s i b i l i t yo ft h ef r e q u e n c yr a t i ow h i c ha f f e c t st h ee f f e c t so ft h ev i b r a t i o nc o n t r o l ，t h em a s sa n dd a m p e rr a t i oo fT L Ds y s t e mh a v eb e e ns t u d i e d T h eh i g h r i s eb u i l d i n g s ，o fw h i c hf i r s tt h r e ev i b r a t i o nm o d e sh a sb e e nr e s p e c t i v e l yc o n t r o l l e d ，a r ec o m p a r a t i v e l ys t u d i e d t h ev i b r a t i o nc o n t r o le f f e c t sa f f e c t e db yt h ed y n a m i cp a r a m e t e r so fM T L Da r ea l s os t u d i e d T h eh i g h r i s eb u i l d i n g ss t u d i e dh a v eb e e ns i m p l i f i e da ss t o r ym o d e l ，a n dt i m e - a n a l y z e db yt h ec o m p u t ep r o g r a md e s i g n e da c c o r d i n gt oW i l s o n - 0m e t h o di nc o d eC ，p a r a m e t e r so ft h eT L Ds y s t e mh a v ea l s ob e e no p t i m i z e d S o m eu s e f u lr e s u l t sw h i c hm a yb er e f e r r e di np r a c t i c a ld e s i g na r eo b t a i n e db a s e do nt h es t u d ya b o v e K e y w o r d s ：t u n e dl i q u i dd a m p e LT L D ，h i g h r i s eb u i l d i n g ，v i b r a t i o nc o n t r o lI I喇P四川大学硕士学位论文1概述对高层建筑和高耸结构来说，水平荷载是主要荷载之一，并且往往起着控制作用。水平荷载一般包括风荷载和地震荷载，这两种都是动力荷载。随着高层建筑和高耸结构高宽比的增大以及轻质高强材料的应用，其刚度和阻尼不断降低，在强风或强烈地震荷载作用下，结构物的动力反应强烈，很难满足结构舒适性和安全性的要求。按照传统的抗风抗震设计方法，即通过提高结构本身的强度和刚度来抵御风荷载或地震作用，通过提高结构延性来提高结构的耗能能力，这种方法存在明显的不足，首先，提高结构刚度降低了结构的耗能能力，容易吸引地震力；而提高结构延性，增强了结构的耗能能力，但往往产生过大的变形，不能满足结构舒适度的要求，并且也很不经济，同时失去了轻质高强材料本身的优势。为了克服传统抗风抗震设计方法的缺陷，研究者提出了结构控制的这一新方法。土木工程中，结构控制的概念首先由Y a o 提出”1 ，之后，研究者才开始系统的研究结构振动控制问题。通常，结构控制按照是否需要外部能量驱动控制机构分为主动控制和被动控制两大类。主动控制效果明显，但控制机构复杂，需要外加能量，控制系统的可靠性低；而被动控制构造简单，无需外部能量输入，通过优化设计能够取得较佳控制效果，因而引起广泛的关注。1 1 结构振动控制简介1 1 1 结构振动控制概念及分类工程结构减震控制，是指在工程的特定部位，装设某种装置( 如隔震垫) 或某种机构，或某种子结构，或施加外力，以改变或调整结构的动力特性或动力作用。这种使工程结构在地震( 或风) 作用下的动力反应得到合理的控制，确保结构本身及结构中的人、仪器、设备、装修等的安全和处于正常的使用环境状况的结构体系，称为“工程结构减震控制体系”，其相关的理论、技术和方法，统称为“工程结构减震控制”1 。工程结构减震控制，按技术方法分为：隔震技术、消能减震技术、质量调谐减震技术( T M D ，T L D ) 、主动控制技术和混合控制技术。按是否有外部能四川大学硕士学位论文量输入分：被动控制、主动控制和混合控制。被动控制是一种不需要外部能量输入提供控制力，控制过程不依赖于结构反应和外界干扰力信息的控制方法。包括基础隔震技术，耗能减振技术和吸减振技术。主动控制需要外部能量输入提供控制力，控制过程依赖于结构反应信息或外界干扰力信息，通过作动器对结构施加控制力来改变结构振动特性，使结构和系统性能满足一定的优化准则，以达到减小或抑制结构地震控制反应的目的。混合控制指在结构上同时采用被动控制和主动控制系统进行控制“1 。1 1 2 结构减震控制的特点及优越性与传统抗震技术相比，结构减震控制技术具有明显的优越性。1 ：( 1 ) 安全可靠，有效减震( 抗风) ：根据振动台或实际地震记录，减震控制结构的地震反应与传统抗震结构的地震反应的比值为：隔震结构8 一2 5 ；消能结构3 0 一6 0 ；T M D 被动控制结构3 0 9 6 - - 6 0 ；主动控制结构l O 一5 0 ；( 2 ) 经济，节省5 - 程造价：减震控制结构有效降低结构的地震反应，设计中可减少构件断面，减少构件配筋，从而使工程造价降低，节省造价为：隔震结构3 一2 0 9 6 ：消能结构3 一1 0 ；被动或主动控制结构5 一2 0 ；( 3 ) 结构设计不受太多限制：由于采用减震技术大大降低了结构的地震反应，因而可以突破传统结构对结构设计的某些严格限制，使建筑师从“抗震”限制中解放出来，较自由地进行设计。( 4 ) 适用范围广：既适用于新设计的结构，也适用于已有工程结构的抗震、抗风性能的改善：既适用于一般建筑结构、住宅，也适用于地震时保证绝