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《质量块也有高智商:自适应调谐质量阻尼器 》
发布时间:2017-11-20  阅读次数:559

       第五届海峡两岸地震工程青年学者研讨会暨第五届工程结构抗震减震新技术研讨会近日在同济大学举办。来自海峡两岸的资深教授和青年学者们在会议中交流了抗震减震的前沿技术和自己独到的见解。上海路博减振科技股份有限公司是此次大会的赞助商之一,作为路博科技的核心技术力量,同济大学施卫星教授在会议上介绍了他的最新研究课题:自适应调谐质量阻尼器。

 

  大会开幕式                                                      施教授发表演讲

 

       调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,简称TMD)是传统的结构振动控制装置之一,由质量块、弹簧(也可使用绳索悬挂)和阻尼系统组成。在安装时将TMD的振动频率调节至主结构的自振频率附近,在主结构振动时,一部分的振动能量传递给TMD,通过阻尼系统消耗这部分能量,最终达到减振的效果。

       围绕着我们的生活,TMD广泛应用于人行桥、大跨楼板、超高层建筑等等。有时当我们行走在楼面或天桥上时,能够明显地感受到地面的振动,那是由于行人的脚步引起了地面结构的共振。而超高层建筑的上部受强风影响也会产生振动。这些振动影响了人们行走的舒适度,同时也对建筑寿命产生影响,严重时甚至会导致结构损坏引发安全事故。因此近年来新建的大型场馆、高层建筑等往往都会使用TMD来提高舒适度和增加安全性。

       2008年竣工的上海环球金融中心在395米处的第90层上安装了TMD,成为中国大陆地区首个使用此类装置的超高层建筑。以下两个振动波形分别模拟了将环球金融中心90层激振至5gal(1gal约等于重力加速度g的千分之一)后的无TMD和有TMD的自由衰减运动。通过对比可以看出使用TMD后振动时间显著减少,振动幅度也明显降低。

① 无TMD

② 有TMD

       正确调谐频率后的TMD的减振效果是十分显著的,然而对频率调谐敏感也是TMD的一个缺陷。在进行结构设计时计算出的设计频率往往和结构实际的自振频率有所偏离,有时误差甚至有几倍之多,这就导致了施工中需要花费大量的时间和人力来调整TMD的频率,并且经常会遇到困难。

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