半主动变刚度变质量变阻尼TMD偏心结构双向减震控制研究

作者：王梁坤; 周颖^*; 施卫星

来源：建筑结构学报, 2023, 44(S1): 138-148.

DOI：10.14006/j.jzjgxb.2023.S1.0016

• 偏心结构
• 双向地震
• 半主动调谐质量阻尼器
• 位移控制
• 扭转控制

为了减小偏心结构在双向地震作用下的平扭耦联响应，解决现有调谐质量阻尼器(TMD)无法同时控制结构平面内双向振动的问题，提出了可同时改变双向刚度、质量与阻尼的新型半主动TMD。为了实现参数的实时调节，该半主动TMD可以通过小波变换识别结构双向的瞬时振动频率，计算双向的瞬时频率比，通过改变菱形弹簧装置的夹角来调节其双向的刚度以分配刚度比，进而改变TMD的质量以使其双向的自振频率与结构的双向瞬时振动频率匹配。同时，该半主动TMD还可以通过开关吸附于质量块底部的电磁铁的电源以实现阻尼的实时调节。为了验证其双向的减震性能，以一六层双向偏心结构为例进行在双向地震作用下不同TMD的减震控制效果研究。作为对比，分别设置了在平面双向各布置一个被动TMD及单向半主动TMD的结构模型。数值分析结果表明：在控制效果方面，双向半主动TMD能够有效地减小偏心结构双向的位移平动及扭转响应，减震性能优于被动控制对照组；在减震率方面，其对结构整体均方根响应的控制性能优于最大响应；在平动控制效果方面，由于结构Y向的动力响应比X向更容易受到扭转的影响，其在X向的控制效果优于Y向；在扭转响应控制方面，由于其能显著减小结构的平扭耦联响应，因此，能够有效地控制结构的扭转响应。

• 单位
  同济大学; 土木工程防灾国家重点实验室