論文調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）在高層抗震中的應(yīng)用

1、隘調(diào)諧質(zhì)量阻尼搬器（傲TMD班）在高層抗震佰中的應(yīng)用頒摘要：芭隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)搬展，高層建筑拜大量涌現(xiàn)，霸TMD扒系統(tǒng)被廣泛應(yīng)板用。越來越多吧的學(xué)者對(duì)爸TMD邦系統(tǒng)進(jìn)行研究襖和改進(jìn)。本文岸介紹了礙TMD哎系統(tǒng)的基本工半作原理，總結(jié)按了其各種新形八式，分析了扮它奧的研究現(xiàn)狀，阿并指出了兩個(gè)疤新的研究方向俺等。哎關(guān)鍵詞：敖TMD拔系統(tǒng) 高層哎建筑 抗震凹 原理 班發(fā)展 應(yīng)用拜The us敖e of 八the 把tuned 奧mass d懊amper 耙in the絆 seism笆ic res按istanc胺e of t氨he hig靶h-rise暗 build敗ing俺Abstra襖ct：傲 胺Wit

2、h t耙he eco百nomic 扒develo拌pment,安 the h笆igh-ri邦se 暗buildi俺ng扳s spri邦ng up,拌 then,辦 the 隘tuned 敖mass d懊amper皚s are 哀extens半ively 俺used. 艾More a笆nd mor胺e scho疤lars r芭esearc背h and 背improv疤e the 辦tuned 把mass d藹amper骯. This凹 thesi皚s intr癌oduces案 the o礙perati按ng pri挨nciple按 of 八the tu艾ned ma敗ss dam癌per哎，su

3、mma巴rizes 搬many n鞍ew for隘ms of 隘the tu盎ned ma敖ss dam白per佰, anal熬yzes i擺ts res背earch 霸status艾 and e暗ven po拜ints o吧ut two傲 new r絆esearc半h dire挨ctions捌.襖Keywor骯d:昂 懊the tu矮ned ma瓣ss dam瓣per擺 艾the hi辦gh-ris骯e buil骯ding啊 俺seismi般c resi笆stance癌 pr搬incipl鞍e de壩velopm安ent 百 use1.引言壩隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)啊的快速發(fā)展，辦城市人口密度安不斷增長(zhǎng)

4、，城吧市建筑用地日拜益緊張，高層皚建筑成為城市敗化發(fā)展的必然扒趨勢(shì)艾1-3盎。高層及超高岸層建筑的不斷芭涌現(xiàn)，加上建巴筑物的高度和埃高寬比的增加擺以及輕質(zhì)高強(qiáng)哎材料的應(yīng)用，吧導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度盎和阻尼不斷下瓣降。建筑物在唉強(qiáng)風(fēng)或地震等邦激勵(lì)作用下的艾動(dòng)力反應(yīng)強(qiáng)烈白，難以滿足建稗筑結(jié)構(gòu)安全性拜、舒適性和使拜用性的要求。暗傳統(tǒng)的采用提俺高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和爸剛度來抗風(fēng)抗按震的設(shè)計(jì)方法背，存在著一定背的弊端捌1斑：（）經(jīng)濟(jì)矮性差；（）邦安全擺性難以保證。安這主要是由于翱提高強(qiáng)度的同頒時(shí)可能會(huì)增加疤自重，增大剛扳度的同時(shí)必定板會(huì)減小延拌性，反而不利拔于抗震；（哎）適應(yīng)性有限疤制。因此，迫稗切需要尋求更捌安全、合理、

5、拔經(jīng)濟(jì)的抗振設(shè)百計(jì)方法。懊于是，結(jié)構(gòu)振癌動(dòng)控制就應(yīng)運(yùn)扒而生了。近年艾來，結(jié)構(gòu)振動(dòng)斑控制的理論與吧實(shí)踐應(yīng)用得到扒了飛速發(fā)展，隘作為被動(dòng)控制挨技術(shù)之一，調(diào)半諧質(zhì)量阻尼器壩（安Tuned 凹Mass D矮amper佰 ， 簡(jiǎn)稱巴TMD暗）在生產(chǎn)實(shí)踐啊中不斷得到應(yīng)艾用。扒TMD鞍系統(tǒng)皚是一種動(dòng)力吸爸振器，它對(duì)結(jié)擺構(gòu)的振動(dòng)有明阿顯的控制效果按。同時(shí)，占用皚建筑面積少，岸對(duì)建筑功能影罷響較小，便于柏安裝、維修和挨更換，經(jīng)濟(jì)實(shí)伴用，并且不需扒外力作用。由般于它的種種優(yōu)擺點(diǎn)，安TMD斑在高層和高聳骯結(jié)構(gòu)抗震、抗稗風(fēng)控制中有廣八闊的應(yīng)用前景暗2扮。捌 2.襖TMD骯系統(tǒng)的工作原頒理絆TMD系統(tǒng)的辦思想來源是F昂

6、rahm在拌1909年唉研究的動(dòng)力吸艾振器，當(dāng)時(shí)主把要用于控制機(jī)扮械的振動(dòng)，如啊圖矮1般所示。在簡(jiǎn)諧耙荷載作用下，暗當(dāng)所連接的吸哀振器的固有頻啊率被確定為激矮勵(lì)頻率時(shí)，主百質(zhì)量M能保持捌完全靜止。爸TMD安系統(tǒng)挨是一個(gè)由剛度翱元件（彈簧）瓣、阻尼元件（按阻尼器）和慣挨性質(zhì)量組成的啊單自由度子結(jié)澳構(gòu)振動(dòng)系統(tǒng)。案TMD 絆系統(tǒng)氨對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振疤動(dòng)控制的機(jī)理爸是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在巴外激勵(lì)作用下按產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，板帶動(dòng)澳TMD 靶系統(tǒng)一起振動(dòng)斑，扒TMD罷 系統(tǒng)產(chǎn)生的癌慣性力反作用案到結(jié)構(gòu)上，調(diào)岸諧這個(gè)慣性力吧， 使其對(duì)主跋結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)扒生調(diào)諧作用，俺 從而達(dá)到減哎少結(jié)構(gòu)振動(dòng)反稗應(yīng)的目的。為翱了說明稗TMD柏系統(tǒng)翱

7、的減振原理，擺將跋其般和主結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化傲為兩自由度的拌質(zhì)量、彈簧、白阻尼體系，巴如圖搬2擺 隘所示胺3壩。柏 礙 凹 阿圖邦1 扮 暗Frahm扮動(dòng)力吸振器模拔型 敖 澳 俺圖耙2叭 傲TMD拔系統(tǒng)的簡(jiǎn)單模礙型頒TMD扳系哎統(tǒng)的最優(yōu)振動(dòng)礙頻率調(diào)諧為主百結(jié)構(gòu)控制振型壩的自振頻率，藹其控制策略為拔應(yīng)用子結(jié)構(gòu)與叭主結(jié)構(gòu)控制振鞍型共振達(dá)到動(dòng)埃力吸能的目的芭，并應(yīng)用耗能吧阻尼材料或裝佰置消耗子結(jié)構(gòu)矮的振動(dòng)能量，昂在不斷吸收主絆結(jié)構(gòu)能量和消哎耗子結(jié)構(gòu)振動(dòng)百能量中降低主傲結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響邦應(yīng)。瓣TMD矮系統(tǒng)一般支撐瓣或懸掛在結(jié)構(gòu)案的頂層或靠近爸頂層的部位。哀它的慣性質(zhì)量氨一般為結(jié)構(gòu)第奧一模態(tài)質(zhì)量的扳0.5%1瓣.5

8、%背，可以采用鋼斑、鉛、混凝土澳制作芭2哀。俺3.敖TMD鞍系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)吧狀熬3.1 佰TMD版系統(tǒng)澳TMD唉在頒1909凹年作為一種結(jié)敗構(gòu)振動(dòng)控制裝辦置被提出時(shí)，盎主要用于控制半機(jī)械的振動(dòng)。擺后來才逐漸被半引入到建筑結(jié)百構(gòu)振動(dòng)控制中阿。到目前為止般，各國(guó)的研究八工作者均已在扒TMD系統(tǒng)振靶動(dòng)奧控制的理論和骯應(yīng)用方面做了骯大量的研究工凹作扳1-11昂。啊Den Ha懊rtog安（板1940板）第一個(gè)做了案關(guān)于扮TMD八設(shè)計(jì)的研究扒4襖，他得到了無頒阻尼系統(tǒng)的單拔自由度矮TMD扮優(yōu)化調(diào)諧比和凹阻尼比原則。艾從那以后，學(xué)版者們對(duì)不同結(jié)癌構(gòu)激勵(lì)形式下霸的絆TMD唉參數(shù)優(yōu)化問題版做過研究，并佰對(duì)其在不

9、同激藹勵(lì)方式下的減白振有效性獲得奧認(rèn)可。例如，稗 Warbu拔rton皚（扳1981敖）得到了使能俺看作單自由度捌系統(tǒng)的兩個(gè)自唉由度系統(tǒng)的響骯應(yīng)最小的單自版由度TMD系藹統(tǒng)的最優(yōu)調(diào)諧辦參數(shù)。奧但參數(shù)優(yōu)化理靶論仍存在問題扮：（按1斑）結(jié)構(gòu)響應(yīng)實(shí)八際上可以是變板形、速度或加阿速度，而激勵(lì)岸也可以是地震耙作用或風(fēng)荷載礙等不同激勵(lì)，霸結(jié)構(gòu)不同部位盎在不同激勵(lì)下搬的不同響應(yīng)使佰得結(jié)構(gòu)響應(yīng)不氨應(yīng)當(dāng)是一個(gè)單俺一目標(biāo)函數(shù)，頒而應(yīng)當(dāng)包含多伴個(gè)目標(biāo)函數(shù)；襖 （）基于般參數(shù)最優(yōu)值進(jìn)百行TMD系統(tǒng)版設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)骯者通過計(jì)算得拌到的最優(yōu)調(diào)諧搬比和最優(yōu)阻尼疤比實(shí)際上很難扒準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。實(shí)爸際工程中所實(shí)巴現(xiàn)的阻尼比和凹調(diào)諧比與

10、最優(yōu)絆值總是有誤差翱，而這樣的誤扮差所導(dǎo)致目標(biāo)半函數(shù)的優(yōu)化損傲失，設(shè)計(jì)者也八無從把握。為邦解決這兩個(gè)問哀題，凹Claudi懊a Patr版icia M岸oreno板和俺Peter 安Thomso暗n昂 礙提出了一個(gè)考艾慮參數(shù)不確定伴性的單自由度阿結(jié)構(gòu)的分析模鞍型來設(shè)計(jì)暗TMD藹4敖。按雖然凹TMD版系統(tǒng)有一定的哎減震效果，但挨仍存在其缺點(diǎn)擺。首先，由于版技術(shù)和材料等隘原因，傳統(tǒng)柏TMD笆系統(tǒng)很難獲得把所需的阻尼。骯為克服這一缺案點(diǎn)，學(xué)者們提奧出了非線性爸TMD埃的概念。非線阿性耙TMD罷減震技術(shù)是在骯傳統(tǒng)擺TMD班系統(tǒng)的基礎(chǔ)上佰進(jìn)行改進(jìn)的，拔它利用基礎(chǔ)隔藹震所使用的疊爸層橡膠支座，凹把子結(jié)構(gòu)與

11、主敗結(jié)構(gòu)連接，以俺獲得傳統(tǒng)奧TMD埃系統(tǒng)很難獲得埃的阻尼。由于巴該減震系統(tǒng)中邦使用的減震元伴件是非線性的骯，故稱該種類澳型的減震元件拜為“非線性白TMD扒”，計(jì)算模型敖如圖爸3俺所示版7按。癌圖扳3邦 非線性百TMD壩模型巴其次，由于襖TMD白系統(tǒng)需要很大哎的慣性質(zhì)量，壩故而，需要額把外的質(zhì)量和空版間，不利于結(jié)挨構(gòu)空間的使用擺。為了克服這吧個(gè)缺陷，國(guó)內(nèi)懊外學(xué)者對(duì)暗TMD柏系統(tǒng)進(jìn)行了改吧進(jìn)和擴(kuò)展，形壩成了利用結(jié)構(gòu)傲內(nèi)部的設(shè)備、佰裝置等作為質(zhì)唉量體對(duì)結(jié)構(gòu)的搬振動(dòng)能量進(jìn)行哎消耗的系統(tǒng)，辦簡(jiǎn)稱奧ETMD矮系統(tǒng)爸。此系統(tǒng)減輕骯了系統(tǒng)承載的伴負(fù)擔(dān)，目前已巴經(jīng)被應(yīng)用于海叭洋平臺(tái)的振動(dòng)巴控制。半另外，絆TMD

12、擺系統(tǒng)還有以下扒不足埃8捌：（）八TMD叭系統(tǒng)有效控制按的振型數(shù)量較敗少，一個(gè)調(diào)頻扮子結(jié)構(gòu)只能對(duì)邦主結(jié)構(gòu)的一個(gè)案相應(yīng)振型有效搬控制。當(dāng)埃TMD敖系統(tǒng)與主結(jié)構(gòu)擺某一振型調(diào)諧挨時(shí)，挨TMD稗系統(tǒng)對(duì)此振型叭的地震反應(yīng)控壩制效果最佳。俺對(duì)較調(diào)諧振型巴高階的振型的白地震反應(yīng)有一半定的控制作用氨， 對(duì)較調(diào)諧唉振型低階的振安型的地震反應(yīng)耙可能有控制作唉用， 也可能暗有放大作用。疤這決定于叭TMD柏系統(tǒng)參數(shù)與結(jié)敗構(gòu)參數(shù)之間的凹關(guān)系。敖TMD奧系統(tǒng)對(duì)振型地霸震反應(yīng)的影響辦隨主結(jié)構(gòu)振型拜遠(yuǎn)離與哀TMD拌系統(tǒng)調(diào)諧的振拔型而減弱。（辦）為了取得八對(duì)結(jié)構(gòu)第捌j癌 振型的最佳藹控制效果，艾TMD系統(tǒng)扳的最佳位置是白安裝在

13、該振型安向量中元素絕敗對(duì)值最大者對(duì)霸應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)處。百但受結(jié)構(gòu)空間哎或使用要求等扳方面的限制，澳最優(yōu)安裝設(shè)置藹點(diǎn)并不一定能叭安裝上所需要暗的盎TMD罷系統(tǒng)。（）芭TMD瓣系統(tǒng)對(duì)于在一扳般場(chǎng)地上（中胺高頻）的高層艾建筑、高聳結(jié)扒構(gòu)、大跨度結(jié)板構(gòu)等柔性（低板頻）結(jié)構(gòu)，控佰制效果明顯有邦效，而對(duì)于軟按弱（高頻）地案基上的剛性（半高頻）結(jié)構(gòu)，把控制效果較差吧。（）翱TMD盎系統(tǒng)的有效性巴對(duì)結(jié)構(gòu)自振頻芭率的波動(dòng)很敏半感，由于誤調(diào)佰或偏離最優(yōu)點(diǎn)百等原因，其有扒效性會(huì)很快下昂降。研究表明邦，當(dāng)結(jié)構(gòu)所受拌的外激振力頻搬帶非常窄時(shí)俺TMD胺系統(tǒng)的減振效襖果很好，當(dāng)外半激振力頻帶較啊寬時(shí)，減振效翱果明顯降低。頒因此，

14、隘TMD捌系統(tǒng)用于結(jié)構(gòu)伴振動(dòng)控制時(shí)其斑有效頻帶較窄爸、控制效果不跋穩(wěn)定、可實(shí)現(xiàn)哀性較差。澳3.2 罷MTMD岸系統(tǒng)八為了解決上述隘TMD奧系統(tǒng)這些缺陷拔，學(xué)者們提出扮了多重調(diào)諧質(zhì)昂量阻尼器（隘Multip埃le爸 T白u(yù)ned M壩ass Da阿mpers埃，叭MTMD按）的概念。埃MTMD頒系統(tǒng)可對(duì)受較疤寬頻帶的外激埃勵(lì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行隘振動(dòng)控制，而壩且效果明顯。阿目前已有眾多皚學(xué)者致力于這敖方面的研究岸12-14頒隘。主要對(duì)吧MTMD靶結(jié)構(gòu)剛度和質(zhì)按量攝動(dòng)的魯棒叭性研究。即討板論結(jié)構(gòu)頻率變叭化對(duì)盎MTMD擺系統(tǒng)巴控制有效性的澳影響等問題，哀從而為設(shè)計(jì)提邦供了一些有益哎的參考。李春挨祥根據(jù)我國(guó)風(fēng)敗

15、荷載規(guī)范，利傲用虛擬激勵(lì)法鞍和振型激勵(lì)法唉，建立爸MTMD八控制高層鋼結(jié)吧構(gòu)建筑的動(dòng)力氨表達(dá)式，考慮艾不同的結(jié)構(gòu)基澳本周期和離地唉10皚米的平均風(fēng)速哎，求得了哎MTMD暗控制的最優(yōu)參佰數(shù)和有效性指頒標(biāo)。趙天一等罷12版運(yùn)用時(shí)程分析熬方法，分別研安究了不同地震稗作用下高層結(jié)哀構(gòu)有無控制下版的反應(yīng)。研究柏結(jié)果表明，柏MTMD巴系統(tǒng)背對(duì)高層結(jié)構(gòu)的懊減震控制效果鞍明顯。李小康案，謝壯寧等把13藹針對(duì)任意復(fù)雜按形式的大型空柏間結(jié)構(gòu)，提出岸了一種扳MTMD安系統(tǒng)風(fēng)振控制伴的快速算法，佰該方法計(jì)算效八率高、內(nèi)存消擺耗少，屬于一翱種精確算法。昂高贊明等在保熬證模態(tài)參數(shù)基拔本不變的前提氨下，將高層建扮筑的三維有

16、限百元模型簡(jiǎn)化為背一維多層剪切耙模型，推導(dǎo)了熬安裝有靶MTMD隘系統(tǒng)的高層建胺筑在頻率空間芭內(nèi)的傳遞函數(shù)爸的顯式表達(dá)。阿采用遺傳算法胺對(duì)靶MTMD岸系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)挨優(yōu)化，并將所伴得的結(jié)論用于八香港某實(shí)際高敗層建筑。俺3.3 巴ATMD擺系統(tǒng)捌被動(dòng)控制不需熬要外部能源，絆技術(shù)簡(jiǎn)單，造壩價(jià)低廉，性能斑可靠，但減振邦效果有限，無哀法處理結(jié)構(gòu)非懊線性風(fēng)振響應(yīng)案等問題。而在頒目前的技術(shù)水啊平下，純主動(dòng)敖控制由于需要澳不斷從外界輸案入大的能量，骯控制系統(tǒng)的設(shè)伴置技術(shù)復(fù)雜，胺費(fèi)用昂貴，在把實(shí)際工程中的伴應(yīng)用受到了明把顯的限制。而熬且，礙TMD八系統(tǒng)和MTM叭D系統(tǒng)罷對(duì)地震沖擊載辦荷的有效性十班分有限，原因把在

17、于伴TMD叭系統(tǒng)初始是靜瓣止的半，白在充分發(fā)揮作絆用以前需要一板個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間盎來得到一定的拔速度和位移拔。班而就在這段時(shí)按間內(nèi)扒，骯地震或沖擊載按荷中最強(qiáng)烈的盎部分常常已經(jīng)傲過去。俺針對(duì)上述缺陷澳，主動(dòng)調(diào)諧質(zhì)阿量阻尼器（板Active癌 Tuned襖 Mass 哀Damper百 奧，簡(jiǎn)稱爸ATMD盎）應(yīng)運(yùn)而生，柏其簡(jiǎn)化模型如疤圖氨4跋所示。礙圖4 稗 ATMD佰系統(tǒng)的簡(jiǎn)化模柏型襖作為主動(dòng)控制澳裝置，艾ATMD板系統(tǒng)罷在結(jié)構(gòu)與白TMD隘系統(tǒng)笆之間引入了一阿個(gè)主動(dòng)控制力隘，克服了搬TMD八系統(tǒng)扒的啟動(dòng)滯后問氨題，且提高了哀TMD瓣的有效性和魯凹棒性。近年來笆，許多學(xué)者對(duì)跋ATMD阿系統(tǒng)罷進(jìn)行了廣泛

18、的案研究氨15-19盎版。實(shí)際中，安瓣裝于實(shí)際建筑唉中的控制裝置斑也大部分是這伴種拔ATMD扒系統(tǒng)?？梢姡矨TMD岸系統(tǒng)是一種有氨很好應(yīng)用前景扮的控制裝置。隘李春祥和周岱啊15胺基于地震動(dòng)模襖型評(píng)價(jià)了耙ATMD襖的減震性能，疤基于定義的評(píng)昂價(jià)準(zhǔn)則和傲Kanai-佰Tajimi百地震動(dòng)模型，柏研究了地震卓哀越頻率（般EDF傲）對(duì)鞍ATMD扮系統(tǒng)的最優(yōu)參凹數(shù)、有效性和昂沖程的影響。凹數(shù)值結(jié)果表明靶，在設(shè)計(jì)罷ATMD安控制結(jié)構(gòu)的位叭移時(shí)需滿足俺EDFR哎1.0的條皚件；否則，稗ATMD絆的質(zhì)量比應(yīng)控哎制在小于或等挨于0.02的百范圍內(nèi)。骯李春祥和許志捌民扒16斑等基于扳Kanai-氨Tajimi白

19、地震地面運(yùn)動(dòng)跋模型和定義的礙評(píng)價(jià)準(zhǔn)則,考昂慮背DGFR邦的不同取值,阿研究了扳DGF巴對(duì)不規(guī)則建筑巴在不同程度偏笆心下邦A(yù)TMD半系統(tǒng)的最優(yōu)參拌數(shù)和有效性的敗影響。扮歐進(jìn)萍, 張頒春巍爸17辦等以大連市某安高層建筑的實(shí)翱際工程為研究版背景, 通過八對(duì)采用班A靶T班MD氨系統(tǒng)控制的高板層建筑風(fēng)振和擺地震反應(yīng)的仿暗真分析和系統(tǒng)奧的參數(shù)優(yōu)化設(shè)擺計(jì),得到了采百用主動(dòng)控制進(jìn)哎行工程結(jié)構(gòu)控阿制設(shè)計(jì)的一般般性步驟。并以壩結(jié)構(gòu)的脈動(dòng)風(fēng)翱荷載為輸入進(jìn)熬行子系統(tǒng)的參熬數(shù)優(yōu)化分析,澳 確定了系統(tǒng)般的最優(yōu)物理參叭數(shù)并得到了系氨統(tǒng)的最佳剛度俺調(diào)整系數(shù)為0扳.6。并且證懊明采用百A俺T罷MD罷系統(tǒng)控制超大昂型高層鋼筋混背

20、凝土結(jié)構(gòu)的風(fēng)柏振和地震反應(yīng)熬是可行的。拌張靜怡半18隘在其碩士論文凹中對(duì)高層建筑敖主動(dòng)單個(gè)和多壩重調(diào)諧質(zhì)量阻邦尼器的風(fēng)致振拔動(dòng)進(jìn)行了研究骯。以結(jié)構(gòu)的位辦移和加速度方巴差為控制目標(biāo)捌，在頻域內(nèi)研扮究了高層建筑吧ATMD佰和八AMTMD柏風(fēng)致振動(dòng)的性奧能，并做了比按較。并基于一芭棟實(shí)際建筑，把對(duì)風(fēng)荷載作用罷下的高層建筑懊的按ATMD/A壩MTMD笆系統(tǒng)的風(fēng)振響熬應(yīng)進(jìn)行了仿真瓣分析。證明了奧ATMD/A扮MTMD岸在不同的結(jié)構(gòu)邦自振頻率下，骯能有效控制高案層結(jié)構(gòu)的風(fēng)振壩反應(yīng)，控制效頒果明顯優(yōu)于相奧應(yīng)的芭TMD般系統(tǒng)。且在頻按域內(nèi)，通過優(yōu)佰化可以求得爸ATMD/A藹MTMD拜的最優(yōu)參數(shù)，艾從而進(jìn)一步提

21、靶高高層結(jié)構(gòu)的藹風(fēng)致振動(dòng)控制凹性能。八ATMD稗系統(tǒng)皚優(yōu)于被動(dòng)瓣TMD佰系統(tǒng)，阿但需要可靠的翱大功率外部能阿源供給拜，扒操作維護(hù)費(fèi)用哎昂貴案，礙對(duì)時(shí)滯效應(yīng)也擺很敏感。在實(shí)辦際操作中般，靶測(cè)量讀取結(jié)構(gòu)昂的響應(yīng)奧，扳計(jì)算所需的控襖制力以及把反藹力施加在結(jié)構(gòu)藹上不可能同時(shí)扮完成。由此產(chǎn)拜生的時(shí)間滯后奧效應(yīng)會(huì)削弱背ATMD胺系統(tǒng)的控制效哎果芭，凹強(qiáng)震下甚至?xí)橐鹗Х€(wěn)。因辦此把，絆主動(dòng)辦ATMD懊系統(tǒng)多數(shù)是用稗來減小風(fēng)振和白中等程度的地俺震哀反應(yīng)跋。斑對(duì)于高層建筑般特別是超高層扳建筑的振動(dòng)控案制，當(dāng)遭遇強(qiáng)拜風(fēng)荷載時(shí)，采吧用敗TMD熬系統(tǒng)或氨MTMD藹系統(tǒng)需要巨大扳的質(zhì)量塊，而邦使用霸ATMD稗系統(tǒng)需要

22、巨大柏的控制力，這俺些會(huì)給實(shí)際應(yīng)皚用帶來很大的暗困難。鑒于這盎一情況，李春敗祥等白19稗提出了一種新昂控制策略癌主動(dòng)多重調(diào)諧靶質(zhì)量阻尼器(凹Active班 扳Multip白le邦 拌Tuned埃 柏Mass板 板Damper爸s芭,簡(jiǎn)稱暗A(chǔ)MTMD啊)。跋AMTMD隘控制系統(tǒng)頻率翱呈線性分布，搬AMTMD暗系統(tǒng)中的氨MTMD稗系統(tǒng)保持相同扳的剛度和阻尼案系數(shù)但質(zhì)量變跋化。數(shù)值分析瓣表明，壩AMTMD柏比笆MTMD頒和耙ATMD霸具有更好的有吧效性和魯棒性案。扒3.4 艾SATMD拜系統(tǒng)拌無論氨ATMD爸還是伴AMTMD版，時(shí)間滯后效埃應(yīng)都會(huì)削弱它案?jìng)兊目刂菩Ч?。鑒于此問題疤，柏半主動(dòng)調(diào)諧質(zhì)板

23、量阻尼器把( 矮Semi-A啊ctive 暗Tuned 盎Mass D爸a礙mper, 氨SATMD 敗)班被提了出來礙，案并引起了廣泛半關(guān)注，先后有邦很多學(xué)者對(duì)其澳進(jìn)行研究澳20-24般靶。瓣SATMD背具有剛度和阻扒尼可變的能力案，昂因此適應(yīng)能力跋強(qiáng)。同時(shí)維護(hù)案簡(jiǎn)單哀，盎對(duì)外部能源要稗求較低稗，氨可靠性和魯棒擺性都很好。安學(xué)者們研究了皚SATMD絆對(duì)簡(jiǎn)諧載荷下俺單自由度結(jié)構(gòu)艾系統(tǒng)的減振效拜果，結(jié)果證明岸它對(duì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)懊態(tài)響應(yīng)有明顯白的抑制作用。埃因瓣此，哀SATMD鞍是一種比叭ATMD叭和敗TMD暗更有希望和潛霸力的控制方式班。拔半主動(dòng)控制是奧通過設(shè)置剛度巴或阻尼啟閉裝礙置時(shí)變地調(diào)整襖結(jié)構(gòu)動(dòng)

24、力特性案，來達(dá)到減少把結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)爸的目的，基本鞍不需外部能源拔。半主動(dòng)調(diào)諧埃質(zhì)量阻尼器模拜糊控制系統(tǒng)是罷一種把TMD跋子結(jié)構(gòu)半主動(dòng)芭控制系統(tǒng)，如伴圖5所示。主挨要包括：信號(hào)班采集系統(tǒng)、模阿糊控制器、機(jī)暗械裝置等三部百分。該控制系昂統(tǒng)構(gòu)造簡(jiǎn)單，奧可全部實(shí)現(xiàn)硬扳件化，控制系敗統(tǒng)中只有模擬挨量，可避免控芭制計(jì)算和信號(hào)班轉(zhuǎn)換所引起的板時(shí)滯問題。哀圖5 SA胺TMD系統(tǒng)的唉簡(jiǎn)單模型矮 扮韓兵康和杜冬頒21爸在文獻(xiàn)中介紹熬了拜SATMD般系統(tǒng)藹的發(fā)展動(dòng)態(tài)白，凹包括其控制思礙想和最優(yōu)化方拌法。重點(diǎn)評(píng)述岸了阻尼調(diào)整型岸、剛度調(diào)整型芭和初始條件調(diào)般整型三種類型吧的叭SATMD扮系統(tǒng)般。指出了單純敖的阻尼調(diào)整型

25、懊發(fā)展已趨于極柏限般，叭而剛度調(diào)整型瓣和初始條件調(diào)藹整型將是佰SATMD辦系統(tǒng)瓣最有潛力的新暗方向。搬SATMD昂系統(tǒng)絆也存在一些缺擺陷：第一，時(shí)霸滯效應(yīng)扮；傲第二稗，盎對(duì)脈沖式激勵(lì)拜或突變激勵(lì)反版應(yīng)遲緩，這是氨阻尼調(diào)整型S胺ATMD的缺擺陷叭；第三，缺少般從整個(gè)減振過叭程的眼光去研背究斑SATMD擺系統(tǒng)敗最優(yōu)控制的研鞍究。伴3.5 伴HMD熬系統(tǒng)敗為了彌補(bǔ)單一版控制系統(tǒng)單獨(dú)班工作時(shí)的缺陷翱與不足，主被熬動(dòng)混合扳HMD伴系統(tǒng)矮的概念被提了阿出來。扒HMD敖系統(tǒng)是由哎TMD班系統(tǒng)瓣和芭A辦T壩MD八系統(tǒng)拜構(gòu)成的混合控把制系統(tǒng)。在較凹小的慣性質(zhì)量笆和做動(dòng)器出力柏的情況下，可礙以實(shí)現(xiàn)較大的皚控制效果

26、。隘HMD案系統(tǒng)具備主動(dòng)班控制與被動(dòng)控邦制的長(zhǎng)處，具搬有減振效果好拔、可靠性高、敖經(jīng)濟(jì)合理、現(xiàn)拌實(shí)可行等優(yōu)點(diǎn)般，具有較好的暗應(yīng)用前景。隘HMD熬系統(tǒng)一般可分耙為三種方式：爸（1）中、小白地震時(shí)采用稗A扳T敖MD百系統(tǒng)控制，當(dāng)班地震時(shí)要求的芭出力超出控制版系統(tǒng)的能力時(shí)般，系統(tǒng)切換到班TMD皚系統(tǒng)控制。（啊2） 風(fēng)荷載般及中、小地震挨時(shí)采用昂TMD芭系統(tǒng)辦控制，在大風(fēng)佰（100年一胺遇）及大地震疤時(shí)采用敖A襖T矮MD鞍系統(tǒng)暗控制方式，以白取得更好的控艾制效果。（3捌）一個(gè)方向用唉TMD俺系統(tǒng)控制，另芭一個(gè)方向用礙A矮T瓣MD罷系統(tǒng)控制。皚劉福義、任軍伴和膝軍等班25-26拌芭研究了襖HMD板系統(tǒng)在

27、深圳地哀王商業(yè)大廈風(fēng)俺振控制中的應(yīng)巴用性能。證明拌了瓣HMD白系統(tǒng)對(duì)于降低柏地王商業(yè)大廈敖風(fēng)振響應(yīng)、提敖高結(jié)構(gòu)系統(tǒng)安扮全性是有效的絆。 應(yīng)用附加凹的啊A鞍T翱MD罷系統(tǒng)對(duì)被動(dòng)控唉制的矮TMD皚系統(tǒng)施加主動(dòng)耙控制作用, 懊提高系統(tǒng)對(duì)結(jié)奧構(gòu)控制的慣性頒力, 改善被霸動(dòng)控制皚TMD胺系統(tǒng)的工作狀巴態(tài), 使敗TMD扮系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的案控制效果大大癌提高, 且不翱需要較大的控霸制力, 較主芭動(dòng)控制系統(tǒng)更翱經(jīng)濟(jì)、更可行佰。鞍4.TMD系盎統(tǒng)的典型應(yīng)用般美國(guó)最早開始稗進(jìn)行振動(dòng)控制哀理論的研究并扮將背TMD笆系統(tǒng)應(yīng)用到了扳高層建筑。自澳20世紀(jì)70哎年代以后，翱TMD頒系統(tǒng)開始大量白應(yīng)用于實(shí)際工埃程中：美國(guó)波哀士

28、頓奧John H版ancock板大樓在頂部安埃裝了兩個(gè)30把0懊t癌 壩的啊TMD半系統(tǒng)；美國(guó)紐翱約前世界貿(mào)易扮大廈中心大樓壩在第63層安扳裝了360板t案 佰的胺TMD俺系統(tǒng)；臺(tái)北1霸01大廈在 俺87至 91拔樓層安裝了一凹個(gè)耙TMD哀系統(tǒng)，在高度鞍為450敖m版-508挨m八的尖塔部分，半也設(shè)置了兩個(gè)俺小型的奧TMD骯系統(tǒng)。上海環(huán)澳球金融中心大氨樓在394m敖（90層）處笆布置了兩個(gè)骯ATMD叭系統(tǒng)。阿聯(lián)酋跋迪拜的七星級(jí)唉大酒店頂部安敖裝了12個(gè)奧TMD吧系統(tǒng)唉來控制結(jié)構(gòu)的百振動(dòng)響應(yīng)。5.研究展望矮（1）在未來艾的研究工作中芭，可以考慮如敗何將新材料、哎新理論、新方跋法，諸如記憶伴合金、

29、遺傳算稗法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傲、模糊控制、笆參數(shù)識(shí)別、人啊工智能等緊密般地與八TMD爸系統(tǒng)結(jié)合，找耙出更有效、更盎穩(wěn)定的振動(dòng)控唉制策略和方法斑，設(shè)計(jì)出功能埃更強(qiáng)大、使用岸更方便的控制瓣系統(tǒng)。壩（2）由于綠耙色環(huán)保的需要矮，可以考慮研瓣制一種具有雙半重功能的拌TMD爸系統(tǒng)，該系統(tǒng)罷不僅能夠降低板由風(fēng)作用或地頒震作用引起的般結(jié)構(gòu)響應(yīng)，還吧可以采集由于奧風(fēng)作用在高樓班上產(chǎn)生的振動(dòng)巴能量而加以利班用，而不像傳暗統(tǒng)方法那樣消拔散振動(dòng)能量轉(zhuǎn)礙化為熱能。該隘方法能夠?qū)郥MD俺系統(tǒng)和建筑之頒間的振動(dòng)轉(zhuǎn)化叭為電能，并用拌于振動(dòng)控制或癌為大樓電網(wǎng)提背供電能。這將懊是一種能夠同俺時(shí)提供振動(dòng)控敖制和回收振動(dòng)奧能量的綠色建疤

30、筑技術(shù)，很有把實(shí)用價(jià)值。6.結(jié)語巴隨著人們居住百空間越來越多皚地向空中發(fā)展擺，高層乃至超敖高層建筑層出拌不窮，辦 TMD班系統(tǒng)有了它的啊用武之地。目敗前，幾乎所有把已建和在建的靶超高層建筑都骯安裝有艾TMD敖系統(tǒng)，故可以耙預(yù)見拔TMD耙系統(tǒng)的前景廣拌闊。但系統(tǒng)自般身也有不足和懊缺陷，需要不耙斷地對(duì)其進(jìn)行百研究和改進(jìn)，盎讓其更好地為柏人類服務(wù)。參考文獻(xiàn)皚1 王海靶明.新型主被按動(dòng)調(diào)諧質(zhì)量阻敖尼器的性能研絆究隘D哀.碩士學(xué)敗位論文.廣拔東：廣東大學(xué)叭,2011頒2 滕軍隘.結(jié)構(gòu)振動(dòng)控霸制的理論、技辦術(shù)和方法扳M辦.北京：科芭學(xué)出版社，2般009按3 王金邦田案，擺耿文昌鞍，藹鞠翱天.調(diào)諧瓣質(zhì)量阻尼

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