电视塔风振的混合控制研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wysnl2009
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电视塔结构一般由塔身、桅杆组成,高度和横向尺寸比较大,结构的第一自振周期较长,属风敏结构,在强风作用下,极易产生较大的变形。这种变形,一方面会影响建筑物的舒适度,另一方面,也可能导致结构产生破坏。因此,对电视塔结构进行风振控制是十分必要的。  本文以在建的世界第一高电视塔广州新电视塔为工程背景,新电视塔总高618米,其中主塔高454米,桅杆高164米。主塔在强风作用下的动力反应较显著,因此本文采用不同的控制方案对其主塔进行风振控制的研究。全文具体研究内容如下:  (1)建立广州新电视塔的降阶模型。根据广州新电视塔设计的有限元模型,采用刚度法对其进行降阶,建立了电视塔的二维降阶模型,并对降阶模型和原有限元模型进行对比,二者吻合较好。因此采用此简化模型进行分析是合理的。  (2)模拟电视塔的脉动风荷载。根据随机振动理论,选用我国规范采用的Davenport脉动风速谱,采用混合自回归模型模拟了作用在广州新电视塔上十年一遇和百年一遇的脉动风荷载。  (3)设计电视塔的风振控制方案。首先分析TMD被动控制、智能磁流变阻尼器半主动控制和ATMD混合控制三种控制方案的工作原理,接着在Simulink环境下分别研究了结构在10年和100年一遇风荷载作用下这三种风振控制方案的控制效果,同时分别对其控制参数进行优化,在此基础上完成了三种风振控制方案的对比分析。对比分析结果表明,ATMD控制方案对广州新电视塔风致振动具有良好的控制效果,在10年一遇风荷载作用下的加速度、位移控制率均达到了35%以上,在100年一遇风荷载作用下,加速度、位移控制率控制率达到了40%以上。ATMD混合控制方案能有效地保证结构在风荷载作用下的安全性。研究了在地震荷载输入时,ATMD的对结构位移响应的控制效果,控制率在10%左右。  最后给出了本文的主要结论,并对本课题将要进行的工作作出了进一步的展望。
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