合肥電視塔風振及地震響應的振動控制研究.pdf

1、合肥電視塔高339m,是國內(nèi)擬動工興建的第一高鋼塔.該文以合肥塔為背景,對被動TMD和粘滯流體阻尼器用于高聳塔架結(jié)構(gòu)的風振和地震響應控制進行了系統(tǒng)研究.主要的內(nèi)容和成果如下:1、該文采用結(jié)構(gòu)分析程序SAP2000建立了合肥電視塔的三維有限元模型,在此基礎上導出了符合電視塔動力特性的二維豎向多自由度體系.計算結(jié)果表明,采用二維豎向串聯(lián)多自由度體系模型計算的動力特性與三維有限元模型基本吻合,故可以用二維豎向串聯(lián)多自由度體系模型進行合肥電視塔

2、的振動控制研究.2、根據(jù)隨機振動理論,按照M.Shinozuka方法分別仿真得到了作用在電視塔上的19維互相關的人造脈動風壓時程樣本和一條人工合成的合肥地震波,同時對它們進行了檢驗.3、進行了合肥電視塔在脈動風荷載以及三條地震波作用下的振動響應分析.風振分析表明,電視塔的控制分析和設計以順風向振動分析為主,電視塔的動力響應主要取決于塔的第一振型響應,但高振型的影響不容忽視.在脈動風荷載作用下,電視塔的風振響應超過了規(guī)范的容許范圍,有必要

3、進行電視塔的風振控制研究.地震分析表明,電視塔的地震反應是多振型的組合,其中桅桿部分的地震響應較大,出現(xiàn)明顯的"鞭梢效應".4、進行了被動TMD對合肥電視塔風振和地震響應的控制研究,并對TMD的參數(shù)進行了優(yōu)化分析.分析結(jié)果表明,采用最優(yōu)參數(shù)的TMD對電視塔的風振和地震響應均有明顯的減振效果,其控制效果對TMD的固有頻率尤其敏感.其中TMD對電視塔的風振響應減振效果最好,說明TMD對風荷載作用下的電視塔是較好的耗能裝置;而對于地震作用下的

4、電視塔,其耗能能力較差,且不同地震波作用下電視塔的控制效果相差較大.5、在前人工作成果的基礎上,提出了一種雙模型的動力分析方法,進行了線性粘滯流體阻尼器對電視塔風振和地震響應控制分析,并得到了阻尼器的最優(yōu)阻尼系數(shù).同時還建立了一種非線性的動力分析方法用來求解非線性粘滯流體阻尼器的控制方程.分析結(jié)果表明,采用最優(yōu)阻尼系數(shù)的粘滯流體阻尼器對電視塔的振動響應有明顯的抑制作用,同時對于具有不同的非線性阻尼指數(shù)α的阻尼器,其對上塔樓振動響應控制的