考虑质量块变形的PTMD性能及楼盖减振研究.pdfVIP

第十届全国现代结构工程学术研讨会 考虑质量块变形的PTMD性能及楼盖减振研究 赵均周旭翔 (北京工业大学建筑工程学院城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室，北京100124) 提要：摆动式调谐质量阻尼器(PTMD)的已有研究，均忽略其质量块的自身变形。本文从实际应用出发，考虑PTMD 质量块变形的影响，通过建立有限元模型，研究PTMD在质量块刚度不同时的动力特性及其用于楼盖的减 振效果。分析结果表明，PTMD质量块自身刚度变化对楼盖在人行激励下的振动控制效果有直接影响；但即 使PTMD边框刚度的减小，导致其刚度比y较大，PTMD仍可取得较理想的减振效果。 关键词： 楼盖，振动控制，摆动式调谐质量阻尼器，人行激励 一、引言 现代办公建筑楼盖与传统办公楼相比，具有跨度大、楼板薄、荷载轻等特点，楼盖的自振频率降低， 且阻尼减小。因此当人行走于楼盖时，行人步频较易引起共振或高阶共振，给人们正常办公、使用带来不 适感。这使得人行激励下楼盖振动的问题凸显出来。 应用减振装置对一般的办公建筑进行楼盖振动控制，往往受到安装空间的限制，要求减振装置竖向尺 TunedMass 寸较小。为此，文献【l】中提出了一种摆动式调谐质量阻尼器(Pendulum Dampers，简称PTMD)， 能方便地布置在办公室楼盖吊顶或架空层当中。经理论和试验研究及构造改进，表明此装置的应用可取得 良好的减振效果¨。J。 然而，现有文献对PTMD应用于楼盖减振的研究，都忽略PTMD质量块的变形，假定其刚度很大， 并以此形成简化模型中的刚臂。但在实际上，PTMD的质量块一般采用边框角钢上安装钢板的构造形式， 因而往往会有自身变形，不一定满足刚度很大的要求。而这对PTMD的自身性能及其应用于楼盖的减振效 果有何影响，未见相关报导。本文拟就此进行分析研究。 二、PTMD质量块的自身变形及其动力特性 PTMD的一般构造形式如图1所示。其中，在由边框角钢焊接围成的底座内，放置并连接钢板，形成 PTMD的质量块，也相当于PTMD的臂。臂的一端与楼盖铰接，中部设置弹簧，另一端设阻尼器。 F2===============E====!!弭簟 ：——m调 段簋_盎i——l}囊i一——．二菌皑曩 图1 PTMD构造 基金项目：北京市自然科学基金项目和北京市教育委员会科技计划重点项目(KZ201010005007)资助 862 工业建筑2010增刊 第十届全国琨代结构』程学术研讨台 直线，即．此时将PIMD的臂视为完全刚性。在此条件下将PTMD的动力模型简化为一个由等效质量和 刚臂组成的单质点摆动模型．井得到耦联的楼盖一PTMD体系模型。随后的楼盖减振研究，均以此为基础。 这意味着．为选到文献…中预期的减掘效果．需要采取措施(如：使用大截面角钢，或确保钢板与边框连 不灵活．且提高造价。因此，在工程应用中．希望能够对上述刚度比要求放宽．允许其质量块有一定变形． 这使PTMD的使用更为实际。 ! 前 ； 嚣． 5 ■ ● ∞{ f’＼ ； 备 J J r—’●～～{ ％m∞iMⅡ“口口∞ 5 图2不同Y值时的形状函数B=o 为考虑PTMD质量块自身变形的影响．取其底座边框角钢的惯性矩依次减小．使质量块刚度逐渐降低，