旋转惯性调谐质量阻尼器在隔震结构中的减震控制研究

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地震是最主要的自然灾害之一,加强结构减震尤为重要。基础隔震是目前常用且有效的减震方法,可以有效降低建筑上部结构受到的地震作用。在基础隔震结构中,地震引起的位移主要集中在隔震层,隔震层位移可能超过限值。为了降低隔震层位移,本文提出一种增强的基础隔离系统,在传统隔震的基础上串联旋转惯性调谐质量阻尼器(RITMD),相比于传统TMD,RITMD可以有效降低控制系统的质量,具有更好的控制效果。本文对RITMD在隔震结构中的减震控制效果进行了研究,研究内容及成果如下:(1)介绍RITMD工作机理,推导了基底简谐激励和白噪声激励下单自由度RITMD控制结构位移响应函数,利用MATLAB对RITMD系统参数进行优化,对比发现,简谐激励下得到的最优频率比小于白噪声激励下得到的最优频率比,而最优阻尼比反之。(2)利用MATLAB编程对单自由度RITMD控制结构的地震反应进行时程分析,计算结果表明,RITMD系统控制效果相比TMD系统提高30%左右。(3)利用MATLAB编程对四层隔震钢框架的地震反应进行时程分析,结果表明,RITMD可以有效降低隔震结构的地震响应,且对隔震层的控制效果优于对上部结构的控制效果。当RITMD质量为传统TMD质量三分之一时,控制效果提高20%~30%。(4)分别考虑结构隔震层刚度、控制系统参数以及地震波变化,对RITMD在隔震结构中控制的鲁棒性进行分析,结果表明,RITMD适应性强且具有较好的鲁棒性。
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