调谐质量阻尼器怎么安装(调谐质量阻尼器演示动画)

导语：TMD调谐质量阻尼器减振效果评价

引言

TMD是英文“Tuned Mass Damper”的英文缩写，中文叫调谐质量阻尼器，是安装在高层结构、电视塔、大跨空间结构以及人行桥、连廊、桥梁等结构物上的减振控制装置。TMD是通过动力吸振原理，将结构振动的能量吸收到系统中，并通过阻尼原件耗散系统振动能量，从而减小结构在风荷载、中小地震、人行激励等动力作用下的振动响应，提高舒适性，降低结构的疲劳损伤。

本文以某商贸大楼室内封闭连廊为例来验证TMD对楼板竖向振动加速的影响，大跨连廊横跨在左右两栋建筑之间，跨度36m，连廊结构桁架的上下弦杆采用梁单元模拟，腹杆采用杆单元模拟。楼板采用钢筋混凝土楼板厚度150mm。设置连廊层的结构有限元模型如图1所示。

图1 连廊层结构计算模型

计算软件YJK5.2版本，结构阻尼比取值0.01，混凝土弹性模量放大系数1.35，采用Ritz向量法对大跨度连廊进行模态分析，保证结构的竖向振型质量参与系数不小于90%。前3阶振型模态见图2。

图2 大跨连廊前3阶振型模态

由前3阶振型模态可知，第1阶竖向振动的自振频率f接近人的正常活动的步频范围，可能在正常人行荷载激励下引起共振，且第1阶频率f1＜3Hz，不满足规范要求，容易产生舒适度问题。因此须对大跨连廊进行舒适度分析。按规范要求在YJK软件中定义好时程荷载类型，将其布置在第1阶振动比较大的中间连廊区域。进行舒适度分析得到1000474号节点的 Z方向振动峰值加速度 = 0.225 m/s² > 0.15 m/s²,不满足规范要求。加速度时程曲线如图3所示。

图3 未设置TMD模型连廊竖向最大加速度时程曲线

TMD调谐质量阻尼器是具有刚度阻尼特性的质量块，在改变结构自振特性的同时还可以有效降低结构的峰值加速度。在图5计算得到加速度最不利位置布置一个TMD调谐质量阻尼器。TMD的最优设计参数可按本篇文章第二部分的有关公式确定，其中质量比取0.005，最终确定好的TMD设计参数见表1。

表1 TMD设计参数

编号

总质量（kg）

刚度(kN/m)

阻尼系数(kN.s/m)

TMD1

1521

511.39

2.389

增设TMD后竖向最不利位置加速度时程曲线如图4所示，竖向加速度峰值由原来的0.225 m/s²降低到0.052 m/s²，降幅76.89%， 设置TMD前后竖向振动加速度时程曲线对比如图5所示。且增加TMD后竖向最大振动加速度为：0.052 m/s²＜0.15 m/s²，满足规范要求 ，同时设置TMD后连廊的自振频率由原来的2.91979Hz降低到2.77568Hz.降幅4.93%，控制在10%以内是比较合理的。

图4 设置TMD模型连廊竖向最大加速度时程曲线

图5 设置TMD前后连廊竖向振动加速度对比

总结：

TMD质量调谐阻尼器在大跨度结构中可以有效降低结构的竖向自振加速度响应，满足舒适度标准的限值要求。

本文内容由小春整理编辑！