【摘 要】
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随着我国经济社会的快速发展以及科学技术的进步,在人口密度较大的经济发达地区大量的超高层建筑不断涌现在人们的视野之中。但随着建筑结构的高度增加,其对风荷载效应也越来越敏感,在动力风荷载作用下,可能会产生共振效应,严重将导致结构产生疲劳损伤或者共振破坏,直接影响结构的正常使用年限,因此,为控制结构在风荷载作用下的动力响应具有非常重要的意义。本文将课题组提出的基于空腔楼盖的新型滚动碰撞式调谐质量阻尼器（
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随着我国经济社会的快速发展以及科学技术的进步,在人口密度较大的经济发达地区大量的超高层建筑不断涌现在人们的视野之中。但随着建筑结构的高度增加,其对风荷载效应也越来越敏感,在动力风荷载作用下,可能会产生共振效应,严重将导致结构产生疲劳损伤或者共振破坏,直接影响结构的正常使用年限,因此,为控制结构在风荷载作用下的动力响应具有非常重要的意义。本文将课题组提出的基于空腔楼盖的新型滚动碰撞式调谐质量阻尼器（PTRMD）应用于高层建筑的风振控制研究中。该装置构造简单、安装方便;不影响结构的使用功能;维护成本低;控制效果显著,且鲁棒性好,具有良好的应用前景。首先本文对碰撞模型进行假设,并对多层带PTRMD装置模型进行介绍;采用小量假定详细的推导了在风荷载作用下多自由度受控体系在纯滚动阶段和碰撞阶段的运动方程;详细的介绍了有关风荷载模拟理论,并采用线性滤波法对高层建筑结构表面的脉动风荷载进行数值模拟。然后通过设计一个碰撞力学性能试验,并且探究初始释放距离、材料厚度、碰撞构件及材料种类等不同条件下对碰撞力学性能的影响。结果表明粘弹性材料的弹性恢复系数是材料本身的固有属性,与外部碰撞条件无关;再通过建立动力学方程,将试验得到的参数代入碰撞力学模型中验证,试验结果与理论模型契合度高,表明非线性粘弹性力学模型和得到的参数可以用于数值模拟中。最后通过30层实际结构模型,以上海地区10、50、100年的基本风压为荷载工况,提出了5种PTRMD空间布置方案和6种控制指标。研究表明,滚动摩擦系数和最大碰撞角对减振效果影响较大,在工程应用中应根据实际设计风速合理确定;PTRMD对位移、加速度的控制效果好于滚动调谐质量阻尼器（TRMD）;只控制第一阶振型时,顶部五层控制效果最佳,21层至25层次之,中间五层效果最差;考虑第二阶振型时,单模态滚动调谐质量阻尼器（SPTRMD）和多重滚动调谐质量阻尼器（MPTRMD）的控制效果相当,均好于多模态滚动调谐质量阻尼器（DMPTRMD）,表明在实际工程中应将PTRMD尽可能按第一阶振型布置于结构的顶部;PTRMD对频率失谐及结构刚度改变时均有较好的鲁棒性;在舒适度评价中,PTRMD可将结构顶层加速度降至规范规定的舒适度标准范围内,满足高层建筑使用功能的要求。
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