【摘 要】
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调频类阻尼器的理论成熟应用较为广泛,在实际工程中出于对经济性和实用性的考虑,可将结构的附属设施深水水箱改造成水箱式混合调频阻尼器（简称水箱式TMD）。此类混合调频阻尼器的振动控制效果受阻尼器与主结构的质量比、阻尼比、频率比影响,其中频率比变化的影响最大。本文重点研究水箱式TMD的频率变化情况,引入水与水箱式TMD的质量比和水深与沿晃动方向水箱内壁长度的深长比两个参数。主要研究内容及结论如下:（1）
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调频类阻尼器的理论成熟应用较为广泛,在实际工程中出于对经济性和实用性的考虑,可将结构的附属设施深水水箱改造成水箱式混合调频阻尼器（简称水箱式TMD）。此类混合调频阻尼器的振动控制效果受阻尼器与主结构的质量比、阻尼比、频率比影响,其中频率比变化的影响最大。本文重点研究水箱式TMD的频率变化情况,引入水与水箱式TMD的质量比和水深与沿晃动方向水箱内壁长度的深长比两个参数。主要研究内容及结论如下:（1）分别采用Housner理论的集中质量法和有限元软件ANSYS的流固耦合法对水箱式TMD频率求解,验证了ANSYS模型的正确性,并得到水箱式TMD的振型。建立90组参数和规格不同的水箱式TMD模型并计算频率,发现深长比变化较质量比对水箱式TMD频率影响大。（2）将水箱式TMD、箱内水以及结构三者的频率进行了对比分析。依据水箱式TMD的频率计算方法对弹簧刚度进行优化,给出水箱式TMD参数的设计流程,对水箱式TMD控制下单自由度结构的位移放大系数分析,验证设计流程的可靠性。（3）对单自由度结构-水箱式TMD系统施加不同的地震波激励,在ANSYS Workbench中考虑流固耦合进行时程分析,得到了结构的位移和加速度时程曲线。结果表明深长比越大水箱式TMD的减震效果越好,减震率最高为37.3%。调节深长比可使水箱式TMD达到甚至优于最优参数设置的普通TMD减震效果。箱体内部通过VOF法对水面捕捉,观察了箱内水在20s内的运动情况。（4）将多层建筑物顶部的生活和消防水箱改造成水箱式TMD,发现结构的楼层最大位移和层间位移角得到了有效控制,并对高层结构罕遇地震作用下的基底剪力和加速度峰值以及顶层最大位移做弹塑性动力分析,进一步检验了水箱式TMD的控制效果,认为该水箱式TMD的设计方案有一定的参考价值。
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