安防之家讯：cript>MTLD系统的参数分析和优化魏春明，金载南，陈景彦，陈建华 (东北电力学院，建筑工程系，吉林吉林132012)运用集中质量法对调频液体阻尼器进行了理论分析：建立了结构—TLD藕联体系的运动方程；对多重调频液体阻尼器(MTLD)系统的参数特性进行了分析和试验研究，得出了各参数的最优控制值，为工程应用提供了有价值的结论。关键词：优化设计；MTLD；被动控制当单个TLD系统(SingleTunedLiquidDamper,以下简称STLD)的基本晃荡频率与结构的受控频率相调谐时，能够有效地控制结构的振动。但由于工程结构的复杂性，要想准确无误地测定结构的自振频率是很困难的；另一方面，地震地面运动是一个非平稳随机过程，跨越结构自振频率的频带很宽，且有很大的不确定性。从而，导致STLD系统对结构的控制效果大幅度降低。为了克服STLD系统的上述缺陷，我们引入了多重TLD系统(MultipleTunedLiquidDampers,以下简称MTLD)。MTLD系统是由频率分布在结构受控频率某一范围的多个TLD组成的减振系统。MTLD能够有效加宽减振频带，放松TLD的调谐条件，避免STLD系统因基本晃荡频率与结构受控频率不相调谐而引起的控制效果降低。为了使MTLD系统能够发挥最优的减震效果，首先应使STLD的各个参数为最优状态。鉴于此本文对MTLD系统的结构进行了分析和优化，为工程设计MTLD系统时提供参考。1结构-MTLD藕联体系运动方程首先采用Housner质量—弹簧模型对TLD进行理论分析(即质量集中法)。引入液体阻尼，从而形成质量—弹簧—阻尼器系统。在动力荷载作用下，水箱中的液体将产生振动，将箱壁所产生的动液压力分为脉冲压力和振荡压力。脉冲压力与水箱运动的加速度成正比，但方向相反；振荡压力取决于液体的波高和频率。因此，可以分别用两个与箱体联接形式不同的等效质量的振动来模拟动液压力［1］，如图1所示。其中，m0为脉动质量，与箱体固接；m1为振荡质量，与箱体弹性联接；cT、kT分别为TLD等效系统的阻尼和弹性刚度。且有：式中：mT为水箱内水的总质量；h为水箱中水的深度；水箱长度为2L；a、b的值分别为设某一n层高建筑，将MTLD系统设置在结构的第k层，则结构—MTLD系统在地震力作用下的 其中，ms、cs、ks分别为结构受控振型的质量、阻尼和刚度；mj、cj、kj分别为第j个TLD的质量、阻尼和刚度。2MTLD系统的参数定义
运用STLD系统对结构的振动进行控制时，必须使STLD的基频与结构的受控频率相近或相等。当结构设置STLD系统后，结构位移反应曲线如图2所示。由图可知，在共振频率附近出现一个低谷，减震效果最好；而在共振点两侧则出现两个峰值，减震效果明显降低。为了更好地控制结构反应，在结构上设置MTLD系统，系统中TLD的个数为n个，影响STLD动力特性的因素主要有水箱长度2a、宽度b和静水深度h。当水箱尺寸固定后，每个TLD的基本晃荡频率可以通过改变水箱中的液体深度的方式加以调节。MTLD系统的频率分布可通过以下三个参数来描述：中心频率ω0、频率间隔βi和频带宽ΔR(见图3)。他们的表达式分别为：MTLD系统的质量比μ定义为MTLD系统中各TLD的质量之和与结构总质量(包括附加质量)的百分比。为了考查频率不调谐情况下MTLD系统的敏感性，定义MTLD系统的不调谐系数Δγ为：即MTLD系统的中心频率ω0与结构受控频率ωS的偏心率。
3MTLD系统参数的分析和优化试验模型为高0.96m的单跨三层有机
玻璃结构(如图4所示)。运用正弦波扫频，测得模型结构的基频为2.460Hz；加上与MTLD系统质量相当的砝码后(取质量比μ=1.0)，测得结构的基频为2.380Hz。取MTLD系统的中心频率为2.380Hz。3.1不同频率个数N和ΔR的优化
图5给出了当结构施加MTLD控制系统后，不同频率个数N和不同频带宽ΔR对结构位移反应的减震率的一组曲线。图6给出了当频率个数N=7时，不同频带宽ΔR下结构顶层位移随频率比的变化曲线。其中质量比μ=1.0，不调谐系数Δγ=0.0。由以上两图可见，由于TLD频率围绕结构基频均匀分布，使得MTLD系统的控制范围较STLD系统的控制范围(见图2)有明[1][2]下一页
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