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随着社会的发展,建筑物楼盖结构的跨度不断加大,而高强材料和新结构形式的采用使楼板厚度可以减小,加之建筑物使用功能及内部设施的变化,致使由人行走或其他活动等因素产生的楼盖振动所引起的舒适度问题日益突出,从而引起国内外的广泛关注。因此,研究如何控制楼盖振动这一问题具有较好的理论及工程实用意义。
国外近年有学者提出了一种新构造形式的TMD——摆动式调谐质量阻尼器(Pendulum Tuned Mass Dampers,简称PTMD)来解决楼盖振动这一问题。本文主要是结合我国工程特点和国外已有成果,对PTMD在构造上进行改进,提出一种可调摆动式TMD(Adjustable Pendulum Tuned Mass Damper,以下简称APTMD),并用来控制由于人的正常活动引起的楼盖振动。本文以现代办公楼为工程背景,分析了现有的振动舒适度评价标准、楼盖振动的分析方法及目前几种行人荷载曲线的合理性;推导并验证了APTMD动力模型;设计APTMD的合理构造形式及最优参数;在此基础上利用SAP2000有限元软件分析对比APTMD在不同工况、不同外荷载频率、形式以及不同的APTMD改进方案、双调节作用下的减振效果和楼盖动力响应情况,并总结了外荷载频率、行人的活动状态和所处的位置对APTMD减振效果的影响情况。
通过理论和实际工程相结合的研究表明,APTMD可以对大跨度楼盖在人的行走激励下进行有效的振动控制,使楼盖的动力响应值大幅度的降低,满足了结构体系舒适度的要求,从而提高结构的适用性。这种减振装置除具有施工简单、节省工程造价、减振效果明显等优点外,还具有尺寸较小、便于安装和频率可调等优点,是一种控制楼盖振动的较好方法。通过进一步合理设计,APTMD能够很好的应用于实际工程。