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带调谐液体阻尼器结构的有限元模拟分析

原文作者:
  吕晖,张炜超,张向红,吕林涛,温增平
发布时间:
  2014-08-12
来    源:
  重庆大学土木工程学院,中国地震局兰州地震研究所
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摘 要:调频液体阻尼器(TLD)作为一种被动耗能减震装置,由于涉及到两种形态的物质之间的相互作用,真实准确地掌握调谐液体阻尼器的减震特性显得尤为困难,因此建立更加精确的流固耦合模型,进而探讨带调谐液体阻尼器结构的抗震性能是一件非常有意义的工作。本文利用ADINA有限元分析软件分别建立了结构动力学模型和流体动力学模型,并利用其流-固耦合分析模块,对此耦合模型进行瞬态分析,模拟计算结果与试验简化模型的结果具有较好的一致性。在此基础上通过动力时程分析得到了调谐液体阻尼器流场的变化特性,并结合流场特性考查了频率比、地震动、质量比这三个因素对带调频液体阻尼器结构抗震性能的影响,对比分析表明频率比对TLD的减振性能的影响最为显著,最后给出了TLD的设计建议。
0 引言
    随着建筑业的发展,土木工程结构向着高耸、轻质、大体、和高强方向发展,致使结构的刚度和阻尼不断降低,从而按照传统的抗震设计方法很难满足强震下的舒适度和安全性要求。为了克服传统抗震设计方法的不足,所以研究者们提出了结构控制这一新的方法。调谐液体阻尼器(TLD)就是其中一种有效的结构控制方法。
   到目前为止,大多数对TLD的研究都集中在如何利用TLD减小风荷载对结构的作用上面,可以说在这方面确实也取得了巨大的进步。然而由于地震的不确定性,并且就荷载本身而言,地震就比风荷载要复杂,再加上地震中结构的强非线性行为,所以相比对风振的控制,研究TLD对结构地震反应控制就显得要困难得多,正是以上的原因,导致TLD减震方面的相关研究还很不完善,关于TLD减震规律的研究仍是这一技术应用的一项很必要的基础性工作。本文采用有限元分析的方法,将TLD体系简化为平面模型,通过对有限元模型的减震效应分析,研究了TLD的减震规律。
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