工程力学 ›› 2016, Vol. 33 ›› Issue (4): 114-120,129.doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.08.0731

• 土木工程学科 • 上一篇    下一篇

TLCD-结构转化为TMD-结构减振控制的研究

符川   

  1. 北方工业大学土木工程学院, 北京 100144
  • 收稿日期:2014-08-27 修回日期:2015-02-03 出版日期:2016-04-25 发布日期:2016-04-25
  • 通讯作者: 符川(1979―),女,湖南人,讲师,博士,主要从事结构减震研究(E-mail:fcjobsuch@sina.com). E-mail:fcjobsuch@sina.com
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(41172250);国家十二五科技支撑项目(2012BAK09B06);北京市创新团队提升计划项目(IDHT20140501);北京市优秀人才培养资助青年骨干个人项目(2014000020124G007);北方工业大学优秀教师培养计划项目(14085)

VIBRATION CONTROL OF TRANSFORMING TLCDSTRUCTURE TO TMD-STRUCTURE

FU Chuan   

  1. College of Civil Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China
  • Received:2014-08-27 Revised:2015-02-03 Online:2016-04-25 Published:2016-04-25
  • Contact: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.08.0731 E-mail:fcjobsuch@sina.com

摘要:

该文针对平面对称结构和不对称结构,比较TLCD-结构体系和TMD-结构体系的耦联微分方程,得到TLCD-主结构与TMD-主结构质量比、频率比、主结构自振频率和主结构阻尼等,由此可将TLCD-结构体系转化为TMD-结构体系,利用DenHartog公式对TLCD阻尼比和频率比参数优化,并用有限元软件来对复杂结构减振控制进行数值计算。通过单层平面不对称结构和20层Bechmark模型放置单个或多个TLCD,用DenHartog公式求得TLCD参数,并用SAP2000进行结构分析,与MATLAB结果进行比较来验证该方法的合理性和可行性。

关键词: TLCD, TMD, 参数优化, 数值模拟, 减振控制

Abstract:

Comparing the coupled differential equations of a TLCD (tuned liquid column damper)-structure and a TMD (tuned mass damper)-structural system for plan-symmetric and plan-asymmetric buildings, the mass ratio, the optimal frequency ratio, the natural frequency, and the damping of a main structure are achieved. The transformation of a TLCD-structure to a TMD-structure system is investigated. The modal tuning of the TLCD (frequency ratio and damping) is classically performed by applying the Den Hartog optimization criterion. The analysis of structural vibration control using finite element software is presented. A single-storey plan-asymmetric structure and a 20-storey benchmark model with a single TLCD or TLCDs are numerical simulated; the TLCD parameters using Den Hartog formula are obtained; and the structural analysis by SAP 2000 software is performed and compared with the results obtained from MATLAB. It is shown that the method for transforming a TLCD-structure to a TMD-structure system is reasonable and feasible.

Key words: tuned liquid column damper, tuned mass damper, optimal parameter, numerical simulation, vibration control

中图分类号: 

  • TU352.11

[1] 李祥秀, 谭平, 刘良坤, 等. 基于功率法的TMD系统参数优化与减振性能分析[J]. 振动与冲击, 2014, 33(17): 6-11. Li Xiangxiu, Tan Ping, Liu Liangkun, et al. Parametric optimization and aseismic performance of a TMD system based on power method [J]. Journal of Vibration and Shock, 2014, 33(17): 6-11. (in Chinese)
[2] 喻梅, 廖海黎, 李明水, 等. 基于经验线性涡激力的桥梁涡激振动TMD控制[J]. 工程力学, 2013, 30(6): 269-274. Yu Mei, Liao Haili, Li Mingshui, et al. Suppression of vortex-induced vibration of bridges using TMD based on linear empirical vortex-shedding forces model [J]. Engineering mechanics, 2013, 30(6): 269-274. (in Chinese)
[3] 樊健生, 陈宇, 聂建国. 人行桥的TMD减振优化设计研究[J]. 工程力学, 2012, 29(9): 133-140. Fan Jiansheng, Chen Yu, Nie Jian'guo. Optimum design of tuned mass damper for footbridge [J]. Engineering mechanics, 2012, 29(9): 133-140. (in Chinese)
[4] Den Hartog J P. Mechanical vibrations [M]. 4nd ed. New York: McGraw-Hill, 1956: 215-220.
[5] Ikeda T. Fundamentals of piezoelectricity [M]. New York: Oxford University Press, 1990: 31-51.
[6] 徐赵东. 土木工程常用软件分析与应用(MATLAB- SAP2000-ANSYS)[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010: 153-253. Xu Zhaodong. Analysis and application of commonly used software in civil engineering (MATLAB-SAP2000- ANSYS) [M]. Beijing: China Building Industry Press, 2010: 153-253. (in Chinese)
[7] Diana G, Resta F, Sabato D. Development of a methodology for damping of tall buildings motion using TLCD devices [J]. Wind and structures, 2013, 17(6): 629-646.
[8] 钟振宇, 楼文娟. 设置非等截面TLCD高层建筑在风荷载作用下减振分析[J]. 浙江大学学报(自然科学版), 2013, 47(6): 1081-1087. Zhong Zhenyu, Lou Wenjuan. Vibration reduction of high-rise buildings with converted TLCD acted by wind load [J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2013, 47(6): 1081-1087. (in Chinese)
[9] Bharti S D, Dumne S M, Shrimali M K. Earthquake response of asymmetric building with MR damper [J]. Earthquake engineering and Engineering vibration, 2014, 13(2): 305-316.
[10] 柳国环, 李宏男, 国巍. TLD-结构体系转化为TMD-结构体系的减振计算方法[J]. 工程力学, 2011, 28(5): 31-34. Liu Guohuan, Li Hongnan, Guo Wei. An equivalent calculation method for analysis of structural vibration control of transforming TLD-structure to TMD-structure system [J]. Engineering mechanics, 2011, 28(5): 31-34. (in Chinese)
[11] Ziegler F. Mechanics of solids and fluids [M]. New York: Springer, 1998: 483-485.
[12] Lindner-Silvester T, Schneider W. The moving contact line with weak viscosity effects — An application and evaluation of Shikhmurzaev's model [J]. Acta Mechanica, 2005, 176(3): 245-258.
[13] Fu C. Passive vibration control of plan-asymmetric buildings using tuned liquid column gas dampers [J]. Structural Engineering and Mechanics, 2009, 33(3): 339-355.
[14] Ohtri Y, Christenson R E, Spencer B F J, et al. Bechmark control problems for seismically excited nonlinear buildings [J]. Journal of Engineering Mechanics, 2004, 130(4): 366-385.

[1] 唐琼, 李易, 陆新征, 闫维明. 多螺箍筋柱轴压承载力研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 166-171.
[2] 翟金金, 董胜. 夏威夷ALEUTIAN海啸的NEOWAVES数值模拟[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 359-364.
[3] 朱前坤, 蒲兴龙, 惠晓丽, 张琼, 杜永峰. 基于人群-结构耦合作用甘肃省体育馆悬挂结构振动舒适度评估及控制[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 46-52.
[4] 祝明桥, 张紫薇, 蒋俏, 石卫华. 双层交通混凝土箱梁传力路径试验研究与分析[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 181-187.
[5] 钱蓝萍, 李易, 陆新征, 闫维明. 小型汽车撞击后框架柱剩余承载力的数值研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 313-319.
[6] 吴志军, 张鹏林, 刘泉声, 李万峰, 江维中. 基于零厚度粘聚力单元的钢筋混凝土板在爆炸荷载下的动态破坏过程分析[J]. 工程力学, 2018, 35(8): 79-90,110.
[7] 李潇, 方秦, 孔祥振, 吴昊. 砂浆材料SHPB实验及惯性效应的数值模拟研究[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 187-193.
[8] 石础, 罗宇, 胡志强. 考虑失效的非线性Burgers'海冰模型及其数值应用[J]. 工程力学, 2018, 35(7): 249-256.
[9] 潘晓军, 张燕平, 陈曦, 高伟, 樊剑. 水平基底上薄膜流体的数学模型及其数值模拟[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 24-32,41.
[10] 李尚斌, 林永峰, 樊枫. 倾转旋翼气动特性风洞试验与数值模拟研究[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 249-256.
[11] 刘明明, 李宏男, 付兴. 一种新型自复位SMA-剪切型铅阻尼器的试验及其数值分析[J]. 工程力学, 2018, 35(6): 52-57,67.
[12] 金浏, 杜敏, 杜修力, 李振宝. 箍筋约束混凝土圆柱轴压破坏尺寸效应行为[J]. 工程力学, 2018, 35(5): 93-101.
[13] 田甜, 雷洋, 齐法琳, 黎国清. 不同时速列车振动荷载下衬砌拱圈振动响应传递规律[J]. 工程力学, 2018, 35(5): 143-151.
[14] 韩艳, 李凯, 陈浩, 蔡春声, 董国朝. 桥面典型车辆气动特性及车辆间挡风效应的数值模拟研究[J]. 工程力学, 2018, 35(4): 124-134,185.
[15] 樊鹏玄, 陈务军, 赵兵. 盘绕式伸展臂收纳过程理论分析与数值模拟[J]. 工程力学, 2018, 35(3): 249-256.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 原 园;徐颖强;吕国志;朱贤飞. 齿轮啮合过程中安定状态残余应力的数值方法研究[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -211, .
[2] 邢德进;李忠献. 应用SMA智能阻尼器的结构模糊控制[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -228, .
[3] 周小平;杨海清;张永兴. 有限宽偏心裂纹板在裂纹面受两对集中拉力作用时裂纹线的弹塑性解析解[J]. 工程力学, 2008, 25(1): 0 -027 .
[4] 龚耀清;包世华. 超高层建筑空间巨型框架自由振动计算的新方法[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -140 .
[5] 刘金兴;邓守春;张 晶;梁乃刚. 颗粒复合材料断裂的梁网格模型[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -037 .
[6] 郎风超;邢永明;朱 静. 应用纳米压痕技术研究表面纳米化后316L 不锈钢力学性能[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -071 .
[7] 郭小刚;刘人怀;曾 娜;金 星. 子结构位移迭代法修正软管空间形态[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -032 .
[8] 邢静忠;柳春图. 线弹性土壤中埋设悬跨管道的屈曲分析[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -075 .
[9] 刘祥庆;刘晶波. 基于纤维模型的拱形断面地铁车站结构弹塑性地震反应时程分析[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -157 .
[10] 郝庆多;王言磊;侯吉林;欧进萍;. GFRP带肋筋粘结性能试验研究[J]. 工程力学, 2008, 25(10): 0 -165, .
X

近日,本刊多次接到来电,称有不法网站冒充《工程力学》杂志官网,并向投稿人收取高额费用。在此,我们郑重申明:

1.《工程力学》官方网站是本刊唯一的投稿渠道(原网站已停用),《工程力学》所有刊载论文必须经本刊官方网站的在线投稿审稿系统完成评审。我们不接受邮件投稿,也不通过任何中介或编辑收费组稿。

2.《工程力学》在稿件符合投稿条件并接收后会发出接收通知,请作者在接到版面费或审稿费通知时,仔细检查收款人是否为“《工程力学》杂志社”,千万不要汇款给任何的个人账号。请广大读者、作者相互转告,广为宣传!如有疑问,请来电咨询:010-62788648。

感谢大家多年来对《工程力学》的支持与厚爱,欢迎继续关注我们!

《工程力学》杂志社

2018年11月15日