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第 37 卷第 1 期2024 年1 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 37 No. 1Jan. 2024混合基础隔震体系优化设计及性能李春祥，龙秋雨，曹黎媛（上海大学力学与工程科学学院土木工程系，上海 200444）摘要: 为解决基础隔震结构中隔震层位移需求过大的问题，提出了一种基础隔震结构（Base Isolated Structure，BIS）+串并联调谐质量阻尼器惯容器（Tuned Tandem Mass Damper‑Inerter， TTMDI）的混合隔震体系。
采用Bouc‑Wen滞回模型模拟隔震层的非线性力‑变形行为，基于随机等效线性化和模式搜索优化算法并考虑地震动模型，在频域内建立了BIS+TTMDI体系的优化设计框架。
分别从鲁棒性、有效性、刚度和阻尼系数、冲程及对地震频率敏感性方面对BIS+TTMDI体系的性能进行评估，并与BIS+调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper， TMD）、串并联调谐质量阻尼器（Tuned Tandem Mass Damper，TTMD）和调谐质量阻尼器惯容器（Tuned Mass Damper‑Inerter， TMDI）进行比较。
通过对近场地震动下某七层混合基础隔震结构（包括BIS+TTMDI和 BIS+ TMDI体系）的动力弹塑性分析，评价了其减/隔震性能。
结果表明：BIS+TTMDI体系具有最好的减/隔震性能和强鲁棒性；而且在BIS+TTMDI体系中TTMDI的总阻尼需求不到BIS+TMDI体系中TMDI的一半，因而更为经济实用。
关键词:混合基础隔震；结构振动控制；优化设计；等效线性化；动力弹塑性分析中图分类号: TU352.12 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2024）01-0137-11DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2024.01.014引言高效提升重要社会功能建筑（例如政府和医院建筑、通讯大楼等）的抗震性能，实现其震后功能可恢复，对城市或地区运营至关重要。
气动振动阻尼器的设计与优化引言：振动是机械和结构体中常见的现象，它可能对机器的稳定性和工作效果产生负面影响。
为了解决这个问题，研究人员提出了各种各样的振动控制方法。
其中，气动振动阻尼器被广泛应用于各种领域，如航空航天、机械制造和桥梁建设等。
本文将探讨气动振动阻尼器的设计原理和优化方法。
1. 气动振动阻尼器的工作原理气动振动阻尼器是一种基于气体流动原理的振动控制装置。
它包括一个可控制的气体流通通道和一个液压缸。
当机械系统发生振动时，气体流动通过通道进入液压缸，产生阻尼力，从而减小振动幅度。
具体来说，气体流动通过控制阀门进行调节，改变压力和流速，以实现振动的控制效果。
2. 气动振动阻尼器的设计原则在设计气动振动阻尼器时，需要考虑以下几个原则：2.1 预测振动特性：在设计之前，需要通过模拟和实验来预测机械系统的振动特性。
通过分析振动频率和振幅，可以确定所需的阻尼器的参数和尺寸。
2.2 选择合适的气体流体：振动阻尼器的性能和效果受气体流体的选择影响。
常用的气体包括氮气、氦气和压缩空气等。
根据具体应用和振动频率，选择合适的气体以达到最佳的控制效果。
2.3 优化气体流通通道：气体流通通道的设计对振动阻尼器的性能有重要影响。
通过优化通道的形状、长度和直径等参数，可以改善气体流动的稳定性和阻尼能力。
同时，还需要考虑通道的材料和制造工艺，以保证其耐久性和可靠性。
2.4 考虑能量损耗：振动阻尼器在工作过程中会消耗一定的能量。
因此，在设计过程中需要权衡振动控制效果和能耗之间的关系，以实现性能的平衡。
3. 气动振动阻尼器的优化方法在设计完成后，可以通过优化方法来提高振动阻尼器的性能。
以下是几种常用的优化方法：3.1 拓扑优化：通过拓扑优化方法可以改变振动阻尼器的结构形式，以达到最小质量或最大阻尼性能的目标。
通过数值模拟和算法优化，可以得到最优化的振动阻尼器结构。
例如，可以通过拓扑优化来减少振动阻尼器的自重，提高整体性能。
建筑楼盖调谐质量阻尼器振动控制
黄伟
【期刊名称】《声学与振动》
【年(卷),期】2024(12)1
【摘要】在动力吸振及优化的频率比、阻尼比研究的基础上,设计了调谐质量阻尼器,并基于实体模型开展了振动控制研究,其模态计算频率与设计频率一致。
随之,开展了建筑楼盖调谐质量阻尼器振动控制研究,与调谐质量阻尼器质点模型对比研究
结果肯定了实体模型设计及计算分析的准确性。
继而在此基础上,在有限元环境设
计了一种基于实体模型的主动型调谐质量阻尼器,振动控制分析结果及作动器出力
肯定了所提方法的有效性。
本研究对调谐质量阻尼器在工程应用层面具有指导意义,对主动、半主动等先进型调谐质量阻尼器开发提供了有效途径,具有一定的创新性。
【总页数】13页(P14-26)
【作者】黄伟
【作者单位】国机集团工程振动控制技术研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TU3
【相关文献】
1.顺风激励下高层建筑多重调谐质量阻尼器振动控制的参数研究(英文)
2.基于惯容
系统位置的调谐质量阻尼器的振动控制研究3.电涡流调谐质量阻尼器在钢-混凝土
组合楼盖振动控制中的应用研究4.钢制风力机塔架非线性预应力调谐质量阻尼器振动控制性能研究
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调谐质量阻尼器（TMD）在钢结构人行天桥维修中的应用研究原国华【摘要】主要对某钢结构人行天桥的主要病害进行了分析，提出了一种在箱梁内部安装调频质量阻尼器（ TMD）的新技术。
箱梁改造后进行了加固效果分析，结果表明安装调频质量阻尼器（ TMD）后大大降低了钢箱梁共振效应，减少了行人的不安全感，保证了桥梁的安全运营和耐久性能。
【期刊名称】《建材技术与应用》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P21-23)【关键词】钢箱梁;病害;调频质量阻尼器【作者】原国华【作者单位】山西省交通科学研究院，山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】TU352.1某钢结构人行天桥桥身呈半圆形，半径38.0 m，桥宽3.8 m，桥长123.3 m，主梁为3跨连续钢箱梁，跨径组合为：37.6 m+44.1 m+37.6 m，桥台处各加长2.0 m的悬臂。
钢箱梁高1.122 m，顶板宽3.8 m，底宽1.8 m，梁下采用橡胶支座，下部结构桥台为矩形截面Y形立柱，桥墩均为圆形独柱，均采用钢筋混凝土扩大基础。
该桥修建于1988年，设计人群荷载为4 kN/m2，全桥人行梯道4处，位于各墩台处，由预制钢筋混凝土踏板现场拼装组成，天桥平面图见图1。
2009年对该桥进行了全面检测和脉动试验，检测结果及试验数据表明需对该天桥进行耐久性处理，降低桥梁共振效应。
检测单位对该桥进行了全面检测和脉动试验，检测结论为：该钢结构天桥钢箱梁前三阶自振频率为1.623 Hz，2.337 Hz和2.984 Hz，前三阶频率均不能满足CJJ 69—95《城市人行天桥与人行地道技术规范》的要求。
为了减少行人的不安全感，避免桥梁共振，钢箱梁竖向自振频率应≮3 Hz，根据检测数据判断，该天桥钢箱梁竖向刚度较低，行人行走过程中易激发共振。
另外，行人在桥上行走过程中，感觉到桥有些晃动，存在较大的安全隐患。
该桥采用钢箱主梁和钢筋混凝土桥面铺装，根据检测报告，该桥主梁存在共振问题。
第50 卷第 7 期2023年7 月Vol.50，No.7Jul. 2023湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University（Natural Sciences）多重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化与试验研究王文熙1，2†，余天赋1，2，华旭刚1，2，陈晟1，2，李欣3（1.湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082；2.风工程与桥梁工程湖南省重点实验室（湖南大学），湖南长沙410082；3.湖南科技大学土木工程学院，湖南湘潭411201）摘要：基于多重调谐原理，提出一种将碰撞质量和碰撞耗能装置分散布置的多重单面碰撞调谐质量阻尼器（MSS-PTMD）. 该阻尼器具有多重调谐的功能，以至能覆盖更宽的控制频域并具有更好的减振性能. 同时，该阻尼器能将调谐质量分块化、小型化，提升碰撞类调谐质量阻尼器在实际工程中的可行性. 为深入研究MSS-PTMD的性能特点，建立了单自由度结构与MSS-PTMD耦合运动方程，基于H∞优化准则得到了MSS-PTMD的优化参数；采用数值模拟对比了SS-PTMD和双重单面碰撞调谐质量阻尼器（DSS-PTMD）的减振性能；最后，通过试验验证了DSS-PTMD的减振效果. 研究表明，增加调谐质量数量能有效提升MSS-PTMD的减振带宽和减振性能；在完全调谐和失谐±5%的情况下，MSS-PTMD都比SS-PTMD具有更好的减振效果.关键词：单面碰撞调谐质量阻尼器；多重单面碰撞调谐质量阻尼器；参数优化；减振性能中图分类号：TU352.1 文献标志码：AParameter Optimization and Experimental Study on Multiple Single-sidedPounding Tuned Mass DamperWANG Wenxi1，2†，YU Tianfu1，2，HUA Xugang1，2，CHEN Sheng1，2，LI Xin3（1.College of Civil Engineering，Hunan University， Changsha 410082， China；2.Key Laboratory for Wind and Bridge Engineering of Hunan Province（Hunan University）， Changsha 410082， China；3.College of Civil Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan 411201， China）Abstract：Based on the multiple-tuning mechanism，a multiple single-sided pounding tuned mass damper （MSS-PTMD） with distributed pounding mass and pounding energy dissipation devices is proposed. The proposed damper has a multiple-tuning function so as to cover a wider control frequency domain and has better damping performance. Meanwhile，the huge tuned mass of conventional SS-PTMD can separate into several small ones to improve the feasibility of the pounding-type tuned mass damper in practical engineering. To further study the∗收稿日期：2022-07-18基金项目：国家自然科学基金资助项目（52278304，51908210），National Natural Science Foundation of China（52278304，51908210）；湖南省自然科学基金青年项目（2020JJ5074），Natural Science Foundation of Hunan Province（2020JJ5074）；湖南省教育厅创新平台开放基金项目（20K029），Science Research Project of Education Department of Hunan Province（20K029）；中国工程院战略咨询重点项目（2021-XZ-37）， Key Project of Strategy Consulting of Chinese Academy of Engineering （2021-XZ-37）作者简介：王文熙（1988—），男，湖南娄底人，湖南大学助理教授，博士† 通信联系人，E-mail：**************.cn文章编号：1674-2974（2023）07-0077-07DOI：10.16339/ki.hdxbzkb.2023081湖南大学学报（自然科学版）2023 年characteristics of MSS-PTMD， the motion equations of a single degree of freedom structure coupling MSS-PTMD are established. The optimal parameters of MSS-PTMD are obtained based on H∞optimization criteria. The control performance of SS-PTMD and a double single-sided pounding tuned mass damper （DSS-PTMD） is simulated and compared. Finally， the effectiveness of DSS-PTMD is verified through experiments. The results show that increasing the number of tuning masses can effectively improve the damping bandwidth and performance of the MSS-PTMD. In the tuning and ±5% detuning cases， the MSS-PTMD has better control performance than SS-PTMD.Key words：single-sided pounding tuned mass damper；multiple single-sided pounding tuned mass damper；pa⁃rameter optimization；control performance现代结构不断向大跨、高耸、轻柔方向发展，具有基频低、阻尼小的特点，在外荷载作用下容易产生大幅振动，因此，发展新的减振装置与技术具有重要意义. 调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper，简称TMD）是一种在实际工程中广泛使用的减振装置［1-2］，具有较好的减振效果，但也存在有效减振频带较窄、控制鲁棒性较差、需要较大安装空间等不足. Song等［3-4］在传统TMD基础上提出了双面碰撞调谐质量阻尼器（Pounding Tuned Mass Damper，简称PTMD），与TMD相比，PTMD在质量块两侧增加了限位挡板，避免质量块与主结构发生碰撞，并在挡板上附着黏弹性材料，利用质量块与挡板的碰撞耗能减振. 对海底输油管道、输电塔线系统、海洋平台、风机等采用PTMD的减振性能进行了研究［2-8］，结果表明，与TMD相比，PTMD的有效频带更宽，在失谐的情况下控制效果更好. 但PTMD也存在明显的问题，即质量块与碰撞挡板的间隙如何确定的问题，当间隙取值小时质量块振动小，无法有效耗能，而间隙取值大时质量块不能与挡板碰撞也无法实现碰撞耗能，因此，PTMD难以达到理想的减振效率. 另外，当碰撞质量较大时，碰撞噪声和碰撞力引起的瞬时加速度也不容忽视.为了解决PTMD间隙参数难以确定及碰撞噪声的问题，作者提出了单面碰撞调谐质量阻尼器［9-10］（Single-side Pounding Tuned Mass Damper，简称SS-PTMD）. 该型阻尼器仅含有一块粘贴黏弹性材料的碰撞挡板，当SS-PTMD的弹簧-质量块体系位于静力平衡位置时，碰撞挡板被置于质量块的一侧且紧贴质量块，这样，不论被控结构振动幅值大小，碰撞总能发生并消耗振动能量. 钢-黏弹性材料碰撞力模型以及SS-PTMD的动力特性、优化参数与减振性能研究已取得了一定的成果［9-13］，结果表明，SS-PTMD 具有良好的减振性能.为了进一步提升SS-PTMD的减振效率和控制鲁棒性，引入多重调谐理念，本文对多重单面碰撞调谐质量阻尼器（Multiple Single-side Pounding TunedMass Damper，简称MSS-PTMD）的优化参数及减振性能进行仿真与试验研究.1 结构-多重单面碰撞调谐质量阻尼器力学模型1.1 SS-PTMD与碰撞力模型SS-PTMD的力学模型如图1所示. 在忽略碰撞持续时间的前提下，根据系统的能量守恒原理可推导出系统的固有频率f为［7］：f SS-PTMD=（1）SS-PTMD在工作过程中通过质量块与黏弹性材料碰撞来实现耗能减振，其等效阻尼比ζ碰撞恢复系数e的关系可表示为［9］：ζSS-PTMD=12πln(1e).（2）考虑钢-黏弹性材料碰撞特征，采用如下碰撞力模型用于更准确地描述碰撞行为［11］：F=ìíîïïïïïïïïkδ(t)n+ζδ(t)nδ(t)，δmax≥δ(t)>0，δ(t)≥0；f eéëêêùûúúδ(t)-δeδmax-δen，δmax>δ(t)≥δe，δ(t)<0；0，δe>δ(t)>0，δ(t)<0.（3）图1 SS-PTMD力学模型图Fig.1 Mechanical model of SS-PTMD78第 7 期王文熙等：多重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化与试验研究式中：δ（t ）为碰撞过程中质量块嵌入黏弹性材料的位移，其一阶导数为速度；n 为非线性指数；k 为碰撞刚度；ζ为碰撞阻尼因子；δmax （t ）和δe （t ）分别为碰撞嵌入黏弹性材料的最大位移和碰撞结束后的黏弹性材料残余变形；f e 为最大弹性碰撞力，且f e =kδnmax.（4）根据能量守恒原理，模型参数k 、ζ必须满足下列方程：12(1-e 2)δ20=(1-e l )æèçççççççççk 2ζ2ln ||||||δ0+k ζk ζ||||||-k ζδ0öø÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷+δ202.（5）式中：δ0为碰撞的初始位移，其一阶导数为初始速度；e 为弹性恢复系数；e l 为残余变形率，e l =δe /δmax ，由试验确定. 前期研究表明，e l 与e 的关系为［11］：β(1-e 2)=e l ， 0<β≤1.（6）根据以往研究，式中β可取为0.938.1.2 MSS-PTMD 与结构的耦合运动方程为了建立MSS-PTMD-结构耦合系统运动方程，取单自由度结构为研究对象，设在结构上布置n 个SS-PTMD ，对应的力学模型及模型参数如图2所示.MSS-PTMD-结构耦合系统运动方程可写为：MX +CX +KX =F +F P .（7）式中：X 、X 、X 分别为位移、速度、加速度向量；M 、C 、K 分别为质量、阻尼及刚度矩阵. 式（7）中各矩阵可表示为：M =éëêêêêêêùûúúúúúúm 10⋯00m 20⋯000m 3⋯0⋮⋮⋮⋮0⋯m n +1；C =éëêêêêêêùûúúúúúúc 10⋯0000⋯0000⋯0⋮⋮⋮⋮000⋯0；K =éëêêêêêêêêêêêêêêùûúúúúúúúúúúúúúú∑i =1n +1k i -k 2-k 3⋯-k n +1-k 2k 20⋯0-k 30k 3⋯0⋮⋮⋮⋮-k n +100⋯k n +1；F =[f⋯0]T；F p =éëêê∑i =1n f pi -f p 1-f p 2⋯-f pn ùûúúT；X =[x 1x 2x 3⋯x n +1]T.式中：f 为施加在主结构上的外部荷载；f pi 为第i 个SS-PTMD 的碰撞力；x 1为主结构的位移；x i +1表示第i个SS-PTMD 的位移.由于MSS-PTMD 系统中的碰撞力均为非线性项，式（7）采用四阶龙格库塔方法进行数值求解.2 多重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化设计2.1 参数优化设计方法为了减少MSS-PTMD-结构耦合系统的优化参数，假设每个SS-PTMD 的质量比相同，这样每个SS-PTMD 只有频率比和阻尼比两个优化参数，n 个SS-PTMD 共有2n 个优化参数. 优化参数搜索采用模式搜索-蒙特卡洛优化算法［14］，具体流程为：在简谐荷载激励和确定质量比条件下，给定激振频率比λ（简谐荷载频率与主结构频率比值）与被优化参数的区间，基于H ∞优化准则，以共振频域内主结构位移响应动力放大系数（Dynamic magnification factor ，DMF ）的最大值最小化为目标，采用优化算法确定一组优化参数；采用同样的方法，可以获得不同质量比的优化参数. 优化目标的数学表达式为：min r 1，e 1，r 2，e 2，⋯，r n ，e n[max λ DMF(λ )].（8）式中：r i 、e i 分别为第i 个SS-PTMD 的频率比和弹性恢复系数.为了探索MSS-PTMD 优化参数的规律，取单自由度结构进行了数值仿真分析，被控结构参数见表1.仿真分析中假设每个SS-PTMD碰撞力模型的图2 MSS-PTMD-主结构力学模型图Fig.2 Mechanical model of structure and MSS-PTMD79湖南大学学报（自然科学版）2023 年非线性系数n =1.5、碰撞刚度k =2.45×106 N/m 1.5，碰撞阻尼因子ζ则根据弹性恢复系数及碰撞初速度由式（5）确定. 为了进行减振性能对比，设定MSS-PTMD 的总质量相等且每个SS-PTMD 的质量相同. 外部激励采用简谐荷载，幅值取为10 N.2.2 MSS-PTMD 参数优化结果分别取质量比1%至5%得到的MSS-PTMD 优化参数见表2. 表2中μ=∑i =2n +1m i /m 1，为MSS-PTMD 质量比，r opt 、e opt 分别为优化频率比和优化弹性恢复系数. 由表2可知，在相同质量比情况下，随着SS-PTMD 数量增加，DMF 减小，r opt 分布区间及e opt 取值增大，说明增加SS-PTMD 数量能有效提高减振效果.取MSS-PTMD 总质量比为3%，得到的不同SS-PTMD 数量下的MSS-PTMD 的幅频曲线如图3所示.由图3可知，相对于单个SS-PTMD ，2SS-PTMD 、3SS-PTMD 、4SS-PTMD 的最大动力放大系数分别减小了8%、11.4%和14.8%.3 DSS-PTMD 减振性能分析与试验3.1 仿真分析为了验证MSS-PTMD 的减振性能，取SS-PTMD 和DSS-PTMD （n =2）进行仿真分析，分析采用的单自由度结构模型参见表1，SS-PTMD 和DSS-PTMD 的参数及碰撞力模型参数见表3. 由表3可知，SS-PTMD 质量12.5 kg ，DSS-PTMD 的两个子SS-PTMD 均为表1 被控结构参数Tab.1 The parameter of main structure质量m 1/kg 492刚度k 1/（N•m -1）32 876频率f 1/Hz 1.301阻尼比ζ1/%0.08表2 MSS-PTMD MSS-PTMD 最优参数及DMFTab.2 The optimal parameters and DMF of SS-PTMDμ/%12345n=1r opt 1.031.041.061.071.09e opt 0.700.600.540.460.43DMF 16.1111.329.217.997.14n=2r opt 0.991.050.991.070.991.080.991.100.991.11e opt 0.800.790.730.720.640.630.610.590.560.57DMF 14.6210.278.477.216.43n=3r opt 0.981.021.060.961.021.080.961.021.100.951.031.120.951.031.13e opt 0.830.830.820.800.780.760.730.740.720.740.700.680.630.640.65DMF 13.859.858.167.046.30n=4r opt0.971.001.031.060.961.001.041.080.941.101.051.100.930.991.051.130.930.991.061.15e opt0.870.860.870.830.780.770.700.770.770.760.750.740.730.720.730.740.710.710.690.68DMF 13.719.827.846.956.17图3 不同MSS-PTMD 数量的DMF 曲线Fig. 3 The DMF curves of different MSS-PTMD quantities80第 7 期王文熙等：多重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化与试验研究6.25 kg，质量比均为2.54%，SS-PTMD参数根据上节的优化结果取值.在自由振动下，无控、SS-PTMD控制、DSS-PTMD控制的位移时程如图4所示. 由图4可知，无控、SS-PTMD控制、DSS-PTMD控制工况下主结构前20 s的位移均方根分别为13.240 mm、4.375 mm和4.310 mm，SS-PTMD和DSS-PTMD控制下的均方根减振率分别为66.96%和67.45%，等效阻尼比分别由0.08%提升到4.86%和5.06%.在简谐激励下，无控、SS-PTMD控制、DSS-PTMD控制的位移幅频曲线如图5所示. 由图5可知，SS-PTMD、DSS-PTMD均有很好的减振效果，减振率分别为98.35%和98.51%，且DSS-PTMD更优. 为了评估两种阻尼器的控制鲁棒性，考虑失谐±5%、±10%得到的控制效果见表4. 从表4可知，SS-PTMD 和DSS-PTMD在失谐情况下均具有很好的减振效果，说明其控制鲁棒性良好；在失谐±5%时，DSS-PTMD比SS-PTMD具有更好的减振性能，但失谐±10%时，SS-PTMD变得更好，说明在自身参数偏离率较小的情况下，DSS-PTMD的减振有效性会优于SS-PTMD，但随着自身参数偏离率的增大，SS-PTMD 的减振有效性会逐渐超过DSS-PTMD，这是多调谐系统和单调谐系统的共性特点［14］.（a）SS-PTMD控制（b）DSS-PTMD控制图4 自由振动下位移时程Fig.4 The time histories of displacements under free vibration表3 SS-PTMDSS-PTMD参数Tab.3 The parameters of SS-PTMDn12质量/kg12.56.256.25频率/Hz1.3661.2881.405恢复系数0.550.680.70非线性指数1.51.51.5碰撞刚度/（N•m-1.5）2.45×1062.45×1062.45×106（a）SS-PTMD（b）DSS-PTMD图5 位移幅频曲线Fig.5 The relationship between displacementand excitation frequencies表4 简谐激励下的控制效果Tab.4 The control effect under the harmonic excitation失谐率/%-10-5+5+10DSS-PTMD控制最大位移/mm9.135 55.1722.8864.6327.117DSS-PTMD减振率/%95.2997.3398.5197.6196.33SS-PTMD控制最大位移/mm8.9235.2963.1914.7976.634SS-PTMD减振率/%95.4097.2798.3597.5396.5881湖南大学学报（自然科学版）2023 年3.2 DSS-PTMD 减振性能试验为了验证DSS-PTMD 的减振性能，设计了一个单层框架，该结构的物理参数见表1，DSS-PTMD 的设计参数见表3. DSS-PTMD 的自振频率由摆杆长度调节，结构的频率采用配重块调节，黏弹性材料弹性恢复系数为0.7，采用电机带动摆杆产生简谐减振力，试验布置如图6所示.自由振动试验获得的结构位移时程如图7所示. 图7（a ）为完全调谐的情况，采用DSS-PTMD 控制后主结构的阻尼比由0.08%提高到了4.85%；图7（b ）为失谐+5%的情况，结构阻尼比由0.08%上升到3.03%. 对比发现失谐情况较完全调谐情况衰减时间更长，这是由于调谐不完全时，主结构传递至子结构的能量不充分，导致主结构和质量块的相对碰撞速度不足，能量耗散效率较低.简谐激励试验时，激振力幅值采用1.5 N ，结构在无控、DSS-PTMD 控制下的位移幅频曲线如图8所示. 由图8可知，无控时位移峰值为27 mm ，比仿真的193.88 mm 小很多，这是因为试验时激振力幅值较小；完全调谐时位移的减振率为95.9%，失谐+5%时位移减振率为94.8%，均取得了良好的减振效果. 本文采用的碰撞力模型的准确性已在文献［11］中得到充分验证，其与碰撞试验结果非常接近. 因此，由DSS-PTMD 与SS-PTMD 的仿真分析可预知，在完全调谐情况下DSS-PTMD 的试验性能也将优于SS-PTMD.（a ）DSS-PTMD-结构系统（b ）SS-PTMD摆杆（c ）配重块及激振电机图6 试验布置图Fig.6 The layout of test（a ）完全调谐（b ）失谐+5%图7 自由振动试验获得的结构位移时程Fig.7 Time histories of displacement under free vibration test（a ）完全调谐（b ）失谐+5%图8 简谐激励试验获得的位移幅频曲线Fig.8 The relationship between displacement and excitationfrequencies under the harmonic excitation test82第 7 期王文熙等：多重单面碰撞调谐质量阻尼器参数优化与试验研究4 结论本文建立了单自由度结构-MSS-PTMD耦合系统运动方程，采用仿真分析和试验研究方法，针对MSS-PTMD减振性能开展了研究，得到以下主要结论：1）参数优化结果表明，在相同质量比情况下，随着SS-PTMD数量增加，DMF减小，r opt分布区间及e opt 取值增大.2）随着SS-PTMD数量增加，MSS-PTMD减振效果增强，相对于单个SS-PTMD，2个SS-PTMD、3个SS-PTMD、4个SS-PTMD的最大动力放大系数分别减小了8%、11.4%和14.8%.3）对SS-PTMD和DSS-PTMD的减振性能进行了仿真对比分析，在调谐和失谐±5%情况下，DSS-PTMD比SS-PTMD具有更好的减振性能.4）试验表明，DSS-PTMD具有良好的减振效果，与仿真分析结果一致.从工程角度出发，SS-PTMD的减振频率带宽窄，适用于窄频荷载，如涡振；而MSS-PTMD拥有更宽的减振频率带宽，适用于宽频荷载，如风振、地震等情况.参考文献［1］张志田，吴肖波，葛耀君，等．悬索桥吊杆风致内共振及减振措施初探［J］．湖南大学学报（自然科学版），2016，43（1）：11-19．ZHANG Z T，WU X B，GE Y J，et al．Wind induced internalresonance and the control method of suspension bridge hangers［J］．Journal of Hunan University （Natural Sciences），2016，43（1）：11-19．（in Chinese）［2］陈政清，黄智文，王建辉，等．桥梁用TMD的基本要求与电涡流TMD［J］．湖南大学学报（自然科学版），2013，40（8）：6-10．CHEN Z Q，HUANG Z W，WANG J H，et al．Basic requirementsof tuned mass damper for bridges and the eddy current TMD［J］．Journal of Hunan University （Natural Sciences），2013，40（8）：6-10．（in Chinese）［3］ZHANG P，SONG G B，LI H N，et al．Seismic control of power transmission tower using pounding TMD［J］．Journal ofEngineering Mechanics，2013，139（10）：1395-1406．［4］SONG G B，ZHANG P，LI L Y，et al．Vibration control of apipeline structure using pounding tuned mass damper［J］．Journal of Engineering Mechanics，2016，142（6）：401-409．［5］LI H N，ZHANG P，SONG G B，et al．Robustness study of the pounding tuned mass damper for vibration control of subseajumpers［J］．Smart Materials and Structures，2015，24（9）：095001．［6］XUE Q C，ZHANG J C，HE J，et al．Seismic control performance for pounding tuned massed damper based on viscoelastic poundingforce analytical method［J］．Journal of Sound and Vibration，2017，411：362-377．［7］李英娜，张井财，薛启超，等．地震作用下PTMD对JZ20-2MUQ型导管架式海洋平台的减振研究［J］．振动与冲击，2017，36（18）：238-244．LI Y N，ZHANG J C，XUE Q C，et al．PTMD's vibrationreduction effect on the JZ20-2MUQ offshore jacket platform［J］．Journal of Vibration and Shock，2017，36（18）：238-244．（inChinese）［8］孔凡，夏红兵，孙超，等．风浪联合作用下海上风力涡轮机的碰撞阻尼减振控制［J］．振动与冲击，2021，40（3）：19-27．KONG F，XIA H B，SUN C，et al．Pounding tuned mass damperfor vibration control of offshore wind turbine subjected tocombined wind and wave excitations［J］．Journal of Vibration andShock，2021，40（3）：19-27．（in Chinese）［9］WANG W X，HUA X G，WANG X Y，et al．Optimum design of a novel pounding tuned mass damper under harmonic excitation［J］．Smart Materials and Structures，2017，26（5）：055024．［10］WANG W X，HUA X G，WANG X Y，et al．Numerical modeling and experimental study on a novel pounding tuned mass damper［J］．Journal of Vibration and Control，2018，24（17）：4023-4036．［11］WANG W X，HUA X G，WANG X Y，et al．Advanced impact force model for low-speed pounding between viscoelasticmaterials and steel［J］．Journal of Engineering Mechanics，2017，143（12）：04017139．［12］WANG W X，WANG X Y，HUA X G，et al．Vibration control of vortex-induced vibrations of a bridge deck by a single-sidepounding tuned mass damper［J］．Engineering Structures，2018，173：61-75．［13］WANG W X，YANG Z L，HUA X G，et al．Evaluation of a pendulum pounding tuned mass damper for seismic control ofstructures［J］．Engineering Structures，2021，228：111554．［14］王文熙，华旭刚，王修勇，等．TMD系统在自身参数随机偏离下的减振有效性和可靠性分析［J］．振动与冲击，2016，35（1）：228-234．WANG W X，HUA X G，WANG X Y，et al．Vibration reductionvalidity and reliability of a TMD system under random deviation ofits own parameters［J］．Journal of Vibration and Shock，2016，35（1）：228-234．（in Chinese）83。
Vol. 41 No. 1Feb.4021第41卷第1期2021年2月地震工程与工程振动EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING DYNAMICS文章编号：1000 -1301(2021)01 -0092 -08DOI ： 10.13197/j. ieev. 2021.01 92. qujt. 012黏滞阻尼器用于层间位移角超限的既有建筑的优化研究曲激婷1尹书禹2,宁春晓1(.大连理工大学土木工程学院，辽宁大连110020 ； 2.中冶焦耐工程技术有限公司，辽宁大连116085)摘要:在水平地震作用下,结构产生较大的层间变形或者结构底部地震剪力较大导致了很多建筑 发生破坏。
对于既有建筑，可采用安装黏滞阻尼器的加固方法减小其层间位移角，而结构层间位移角和基底剪力等均受阻尼器的位置与参数影响。
因此，阻尼器的位置及参数优化的研究有重要意 义。
对于层间位移角超过现行规范限值的既有建筑结构,文中综合考虑结构变形与结构底部受剪两 个目标，提出了黏滞阻尼器竖向位置优化目标函数;然后,设计了 4种不同荷载分布情况的混凝土框 架结构模型,对于目标函数中两个目标对应的权重系数，分别探讨了其确定方法，给出了简单快速得到权重系数取值的计算公式;最后，提出黏滞阻尼器阻尼系数的优化函数，给出了阻尼器的优化流程。
分析数值算例结果说明本文提出的优化方法有效、经济，为黏滞阻尼器用于既有建筑的加固改造提供了有益的参考。
关键词:黏滞阻尼器;位置优化;遗传算法;加固改造中图分类号:TU4 文献标识码:AOptimization of viscous dampers for existing buildings withexcessive story drifhtQU Jiting 1, YIN SSuyu 2, NING Chunxiao 1(1. School of Civit Engixeering , Daliao University of Techxologu , Daliao 116022, Chixo ;2. ACRE Cokinu and Refractory Engineerinu Consulinu Co. Ltd. , MCC , Daliao 116055 , China)AbstrrcO : Many b uildingu wera damauee dne to larye story drifts os basu sieera duang eertOqudiu Geeeraliu ，fluin viscoou dampera coolU be employed to reinforce an existing building whosu story drift exceds tie Umitdtionuverei,- The positiogs ang p arameterc of .501 dampera woold in0nevco buildings ' story drift ratin ang base sUeec. Therefora ，the optimizdtiog on positiog ang parametera of dampera ara worthy of further stuUy. Fiatly, a gew optimizdtiog fngetiog of verticoi positiog is pcsvo V byboO story drifts and base sUeera as two optimmzdtiog objectWes for ag existing building with excessive deforrmitiogs. Secongly ，numericoi of RC frameswith fogc difncgt loaning types arc dvingV to discoss the methog to defige the weigUl coefficievls in the ogjectivv fngetiog. Finalip ，ogtimizatiog process for viscogs dampera is suneested. Numericoi stuUies verify the eVectivevess ang feasiOility of the progoseV mathematicoi mogg ang ogtimai methog ang a nsefui referevco for the nss of viscogs dampera to reinforco existing buildings is proviOeV.Key words ： viscogs ddmpeiy locotiog ogtimizatiog; uevVic aleorithm ; reinforcemevl ang mogificatiog收稿日期：2020 -06 -30；修订日期：2022 -09 -11基金项目：国家自然科学基金项目(51775113);中央高校基本科研业务费(DUT17LK29)Supported by ： Nanonal Natural Science Foungatiog of (0x (51775113) ; Fundamental Research Funds for thc Cevtral Universities ( DUT17LK20) 作者简介：曲激婷(197/ -)，女,副教授，博士，主要从事结构振动控制和非线性动力分析研究.E-mag ： UWinh edn. o第1期曲激婷，等:黏滞阻尼器用于层间位移角超限的既有建筑的优化研究93引言由于种种原因，有些既有建筑的抗震性能指标不满足现行规范中的要求。
基于性能的相邻结构间Maxwell阻尼器优化布置研究吴巧云;朱宏平;陈旭勇【摘要】对连接Maxwell模型的两相邻钢筋混凝土框架结构进行了基于性能的阻尼器优化布置研究.以使两相邻结构总超越概率最小为优化目标,对确定阻尼器数目下的相邻结构进行了阻尼器优化布置位置的研究,得出了相邻结构间Maxwell阻尼器的优化位置的一般布置规律.通过连接不同优化布置位置的Maxwell阻尼器的相邻结构地震易损性分析,得出了相邻结构间连接Maxwell阻尼器的优化数目.所得相邻结构间阻尼器的优化布置,可以使相邻结构在不同性能目标的地震作用下均能得到较优的控制效果,为实际工程的应用作出了有益探讨.%Performance-based optimal arrangement of Maxwell dampers between two adjacent reinforced concrete frame structures was studied.The minimum total exceeding probability of two adjacent structures was taken as the optimization objective.The optimal arranging positions of Maxwell dampers between two adjacent structures under the conditions of some certain numbers of dampers were firstly studied.The general arranging laws for optimal positions of Maxwell dampers between two adjacent structures were obtained.Through the seismic fragility analyses of two adjacent structures connected using Maxwell dampers with different optimal arranging positions,the optimal numbers of Maxwell dampers used to connect two adjacent structures were determined.The results showed that the proposed optimal arrangements of Maxwell dampers between two adjacent structures has better control effects for two adjacent structures under earthquakes with different performancetargets;the results provide a helpful reference for further engineering applications.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)009【总页数】10页(P35-44)【关键词】相邻结构;Maxwell阻尼器;优化位置;优化数目;地震易损性;超越概率【作者】吴巧云;朱宏平;陈旭勇【作者单位】武汉工程大学资源与土木工程学院,武汉430073;华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074;华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074;武汉工程大学资源与土木工程学院,武汉430073;华中科技大学土木工程与力学学院,武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TU311.3;TU375.4为了防止间距较近的相邻结构在强震作用下发生碰撞，许多学者提出了在相邻结构之间安装被动控制装置的思想，利用相邻结构之间的相对振动来消耗或吸收部分能量，以达到减振的目的。
粘滞阻尼器参数设置要点1. 引言1.1 什么是粘滞阻尼器粘滞阻尼器是一种通过粘滞材料制成的结构抑制振动和减小结构响应的装置。
其原理是利用粘滞材料的能量耗散和变形来吸收结构振动产生的能量，从而减小结构的振动幅值和响应。
粘滞阻尼器通常由粘滞材料、支撑结构和固定装置组成，通过将粘滞材料固定在结构中，使其在结构振动时发生相对位移和形变，从而实现能量的耗散和减振效果。
粘滞阻尼器具有体积小、重量轻、安装方便等优点，广泛应用于桥梁、建筑、风电、交通运输等工程领域。
在地震和风灾等自然灾害频发的地区，粘滞阻尼器更能有效提高结构的抗震和防风性能，减少灾害损失。
粘滞阻尼器是一种重要的结构减震控制装置，对结构安全性和稳定性具有重要作用，是当前结构工程领域值得研究和推广的一个方向。
1.2 粘滞阻尼器在工程中的作用粘滞阻尼器在工程中的作用非常重要，它可以有效地降低结构在地震或风灾等外部力作用下的振动响应，提高结构的稳定性和安全性。
粘滞阻尼器可以吸收和耗散结构振动的能量，减小结构的位移和加速度响应，从而降低结构受到的损害。
在工程实践中，粘滞阻尼器被广泛应用于桥梁、高层建筑、烟囱、风力发电塔等结构中，通过合理设置参数来实现结构的防震和减震效果。
粘滞阻尼器与传统的结构减震方法相比，具有结构简单、安装方便、成本低廉等优势，因此在工程中得到了广泛应用。
通过科学合理地设置粘滞阻尼器的参数，可以进一步提高结构的抗震性能，降低结构的振动响应，保障结构和人员的安全。
了解粘滞阻尼器在工程中的作用，掌握粘滞阻尼器参数设置的要点是非常重要的，可以帮助工程师更好地设计和应用粘滞阻尼器，提高结构的整体性能和安全性。
2. 正文2.1 粘滞阻尼器参数设置的重要性粘滞阻尼器参数设置的重要性在工程中起着至关重要的作用。
粘滞阻尼器是一种通过黏滞力和阻尼力来消耗结构振动能量并减小结构响应的装置，在地震、风荷载等外部作用下能有效减小结构变形和位移，提高结构的稳定性和抗震性能。
基于电磁感应能量捕获技术的磁流变阻尼器研究蒋学争;胡红生;王炅【摘要】针对目前智能结构磁流变阻尼器工作时需要外部电能输入的问题,提出一种可以自行获得电能、无需外部电能输入的新型磁流变阻尼器.与常规的磁流变阻尼器相比,该新型磁流变阻尼器能利用自带的电磁感应能量捕获结构将外界环境振动能量转换为其自身可用的电能,从而省去外部电源设备,提高磁流变振动控制系统的可靠性.首先论述该新型磁流变阻尼器的结构特征及其电能收集的理论模型,然后对其捕获电能的能力进行模拟仿真,最后在实验台架上对实际加工的实验器件原型进行实验研究.实验结果表明:在外界振动条件下,该新型磁流变阻尼器可以在无需外界电能输入的情况下改变阻尼特性,实现对振动的无源智能控制.%In the current magnetorheologieal ( MR) damping system, separate power supply is usually required. The feasibility and effectiveness of a new type of self-powered MR damper were addressed, which contains an electromagnetic inductive (EMI) device and can harvest energy from the vibration. Trie dynamic equation for the self-powered MR damper was derived. A simulation study was conducted to check the ability of harvesting energy from the vibration. Based on the simulation, an electric energy conditioning module was designed to convert the harvested energy to stable voltage suitable to the MR damper. To evaluate the vibration isolation capability of the self-powered MR damper, a prototype of self-powered MR damper was designed, fabricated, and tested. The experimental results show that the self-powered MR damper is able tocollect electric energy to activate electromagnetic coils inside the damper and change its damping characteristics of vibration.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2012(031)013【总页数】5页(P11-15)【关键词】磁流变阻尼器;能量捕获;电磁感应;振动控制【作者】蒋学争;胡红生;王炅【作者单位】南京理工大学机械工程学院,南京210094;南京理工大学机械工程学院,南京210094;嘉兴学院机电工程学院,嘉兴314001;南京理工大学机械工程学院,南京210094【正文语种】中文【中图分类】TH122;TH6;TK-9磁流变液是一种智能材料，在外磁场作用下能在瞬间(毫秒级)从自由流动液体转变为半固体，呈现可控的屈服强度，而且该变化是可逆的［1］。
调谐质量阻尼器（TMD）在高层抗震中的应用摘要：随着经济的发展，高层建筑大量涌现，TMD系统被广泛应用。
越来越多的学者对TMD系统进行研究和改进。
本文介绍了TMD系统的基本工作原理，总结了其各种新形式，分析了它的研究现状，并指出了两个新的研究方向等。
关键词：TMD系统高层建筑抗震原理发展应用The use of the tuned mass damper in the seismic resistanceof the high-rise buildingAbstract：With the economic development, the high-rise buildings spring up, then, the tuned mass dampers are extensively used. More and more scholars research and improve the tuned mass damper. This thesis introduces the operating principle of the tuned mass damper，summarizes many new forms of the tuned mass damper, analyzes its research status and even points out two new research directions.Keyword: the tuned mass damper the high-rise building seismic resistance principle development use1.引言随着社会经济的快速发展，城市人口密度不断增长，城市建筑用地日益紧张，高层建筑成为城市化发展的必然趋势[1-3]。
高层及超高层建筑的不断涌现，加上建筑物的高度和高宽比的增加以及轻质高强材料的应用，导致结构刚度和阻尼不断下降。
第 37 卷第 2 期2024 年2 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 37 No. 2Feb. 2024多自由度结构‑串并联调谐质量阻尼器减震性能王振洲，安子凡，曹黎媛，李春祥（上海大学力学与工程科学学院，上海 200444）摘要: 针对提出的串并联调谐质量阻尼器（TTMD）减震系统，采用粒子群算法，在频域内对多自由度结构⁃TTMD 系统进行优化分析。
建立多自由度结构⁃TTMD系统减震控制仿真分析模型，分别考虑不同类型实际地震记录，在时域内研究了TTMD对结构地震响应的控制效率，并与相同总质量比的调谐质量阻尼器（TMD）进行比较。
进一步考虑了结构刚度发生10%和30%退化的情况，分析了TTMD系统对刚度退化结构的减震效果。
数值结果表明，TTMD系统减震性能和鲁棒性能优于TMD系统，且具有阻尼需求小、安装简单、易于实现等优势，是一种增强型减震系统。
关键词: 结构振动控制；串并联调谐质量阻尼器；刚度退化；动力时程分析；减震鲁棒性中图分类号: TU352.1 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2024）02-0318-08DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2024.02.014引言调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper， TMD）［1］减振体系，通常由弹簧或吊索、质量块、阻尼装置组成，安装于结构的特定位置，比如高层建筑的顶部，通过技术手段将其固有振动频率与结构的受控振型频率进行调谐。
结构发生振动时，TMD的惯性质量与结构的受控振型谐振，以吸收结构受控振型的振动能量，从而达到抑制整个受控结构振动的目的。
TMD在超高层建筑［2］、大跨空间结构［3］、大跨桥梁［4］的风振控制中已得到了广泛应用。
然而，值得注意的是，只有当TMD频率被调谐至结构受控频率且外激励覆盖这个频率成分时才能充分发挥其控制的有效性［5］。
风浪联合作用下分布式调谐质量阻尼器对海上半潜漂浮式风机的减振控制作者：罗一帆孙洪鑫王修勇陈安华彭剑左磊来源：《振动工程学报》2024年第04期摘要海上半潜漂浮式风机在复杂深海环境下产生有害振动会威胁风机的安全性和耐久性，针对该问题并结合美国NREL的5 MW样机的漂浮平台几何结构构造，提出利用分布式调谐质量阻尼器（Tuned Mass Dampers，TMDs），即分别在漂浮平台的3根浮筒中布置TMD，形成等边三角形布置，对随机风浪联合作用下海上半潜漂浮式风机的平台纵摇振动进行控制。
为了更好地描述分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机的减振效果，基于拉格朗日方程和模态叠加法，对海上半潜漂浮式风机‑TMDs耦合系统提出并建立了9自由度多体动力学模型。
基于H∞H∞算法，即以平台纵摇频响函数的峰值为优化目标，对分布式TMDs的参数进行优化设计，优化设计中考虑了3个TMDs之间的耦合关系。
对风机‑TMDs耦合系统开展了风浪联合作用下的数值模拟，分析了分布式TMDs对平台纵摇响应的减振效果。
结果表明：最优设计下的分布式TMDs对海上半潜漂浮式风机平台纵摇振动具有良好的减振性能；在三种不同工况的随机风浪荷载作用下，分布式TMDs对平台纵摇固有频率附近的功率谱密度曲线峰值减振率和标准差减振率能分别达到39%和52%以上。
关键词振動控制; 海上半潜漂浮式风机; 多体耦合动力学模型; 分布式调谐质量阻尼器; 参数优化引言随着全球变暖的加速和人们环境保护意识的增强，可再生清洁能源的生产和使用变得越来越重要，其中海上风能因其风速高、风力稳定、对环境影响小等优点受到广泛关注。
随着近海领域的风能开发逐渐饱和，风能开发领域已向深海进军。
传统的固定式海上风机并不适用于所有区域，对于深远海领域，海上漂浮式风机渐渐成为当前的优先选择。
海上漂浮式风机从结构形式上可大体划分为四种：立柱式（Spar）、张力腿式（TLP）、驳船式（Barge）和半潜式（Semisubmersible）［1‑2］。
在实际的工程应用中，工程结构往往并不是单自由度系统。
不仅如此，阻尼器自身也有极大的可能并不是单自由度系统，下面我们就用一个工程案例来进行分析。
一个很简单的调谐质量阻尼器可以如上图所述。
该减振器使用两个相同的铜质圆盘和弹性O型环，机械地连接到工程结构上。
在这些圆盘的中间有两个螺纹孔，通过螺柱，这两个铜质圆盘被夹在主结构上。
该螺柱穿过工程结构而不接触该结构。
O型环的静态压缩可以通过螺纹杆进行调整。
使用这个阻尼器的结构，在调整O型密封圈静态形变的同时，将接触面的摩擦降到最低。
与此同时，在这种设计中，O型圈不仅为系统提供了刚度和阻尼，而且它们还隔离了作为TMD质量一部分的螺纹杆。
因此，在设计中没有多余的部件，可以有效地节省成本以及提高可靠性。
此外，这个阻尼器的刚度是可调的。
随着不同的O 型圈的静态压缩，可以获得不同的阻尼器的动刚度。
不仅如此，这个阻尼器的刚度和阻尼也是可以预测的。
因此，设计者就能够遵循一种非常简单的方法来设计这个阻尼器，即：根据所需的TMD质量来选择螺纹杆和圆盘的材料和质量。
选择O型环的材料、直径和线径，以达到理想的阻尼和刚度。
静态压缩的最终调整，以达到最优化的共振频率。
1、调谐质量阻尼器的工作模态在经典的调谐质量阻尼器的设计理论之中，往往只考虑其一个自由度。
但对于实际的结构，它的工作模态通常更加复杂。
对于我们所说的例子，这个阻尼器可以有压缩（compressive）、摇晃（rocking）和剪切（shear）等不同的工作模态。
典型的模态形状在下图显示：在这个阻尼器中，一般考虑的设计是压缩模态，因为其他模态可能会对主机结构产生意想不到的影响。
它可能对于主体结构产生意外，造成有利或者有害的影响。
例如，工程结构的横向振动将激发另外两个阻尼器模态（摇摆和剪切），它们会与工程结构的运动产生相互作用。
这与理想的阻尼器设计原理是截然不同的。
然而，这些额外的模态也可以提供有益的减振效果。
判断这些额外的模态是否有效主要还是取决于工程结构的模态。
基于能量的高层建筑分段隔震体系被动控制参数优化近年来,国内外高层建筑快速发展,向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展。
为了满足建筑功能布局的需要,常常需要设置一个或多个转换层,这类建筑已成为现代高层建筑发展的一大趋势。
然而,带转换层的复杂高层建筑,由于竖向构件不连续,导致转换层附近易产生刚度、内力和传力路径突变,转换层上、下楼层的构件受力十分复杂,对抗震极为不利。
尤其对于上、下结构体系和柱网轴线同时变换的转换,或多级复杂转换、高位转换,其转换结构设计十分困难。
单纯依靠传统的体系和方法设计这类建筑,由于地震动的强随机性,结构安全隐患很大。
即使幸免于倒塌,震后结构本身往往损伤严重,不仅造成重大经济损失和人员伤亡,并且修复极其困难。
因此,寻求新的耐震结构体系以保证该类结构的安全不失为一条可行的解决途径。
受中外著名古建筑优异的耐震性能的启发,本文提出了新型的分段隔震体系。
该体系是在结构上、下体系转换和/或柱网轴线转换部位设置隔震层,同时结构下部采用基础隔震,隔震层可由铅芯橡胶支座和位移相关型阻尼器组成,形成多“刚体叠置”。
本研究以随机振动理论和能量平衡原理为基础,建立了基于能量的参数优化方法,通过对算例进行多工况参数分析,获得了最优控制参数组合。
通过能量分析,得出了隔震层滞回耗能占地震总输入能量的比值变化规律。
具体结论如下:1、质量比不同时,随着质量比的增大,基础隔震层的位移方差最大值不断减小,而中间隔震层的位移方差最大值则始终保持在规定的隔震层位移限值附近,并且,中间隔震层的滞回耗能始终大于基础隔震层的滞回耗能。
2、存在最优频率比使得隔震层滞回耗能占地震总输入能量的比值最大,并且最优频率比随质量比的增大而减小;随隔震层阻尼比的增大而减小;随隔震层屈服后刚度比的增大而增大。
3、质量比的大小取决于中间隔震层的位置,当中间隔震层位于结构的中部附近时隔震层滞回耗能占地震总输入能量的比值最大。
4、质量比较小时,结构主要通过频率比的变化来减震;随着质量比的增大,结构通过改变频率比和延长其自振周期来减震;当质量比增大至一定值时,结构完全通过延长其自振周期来减震。
