TMD在框架结构轻钢加层的位置优化分析

TMD在框架结构轻钢加层的位置优化分析

第3 5卷第 3 4期 2009年 12月

山 西建筑S HANXI ARC I H TECTURE

Vo 5 NO. 4 L3 3

D e 20 e. 09

1

专家专稿

文章编号：0 96 2 (0 9 3—0 10 10 8 5 2 0 )40 0 .2

T MD在框架结构轻钢加层的位置优化分析谭燕秋摘

董志磊

要：采用有限元软件 S P 0 0建立了某 4层框架结构加 2层钢框架后的模型， A 20,对该结构分 3种方案设置调谐质量

阻尼器 ( MD) T后进行多遇地震作用下的时程分析对比。结果表明： 3种方案均使结构各层位移峰值得以降低，顶层位移峰值降低最显著，而方案 1的控制效果优于方案 2和方案 3的控制效果。 关键词：轻钢结构加层，梢效应，鞭调谐质量阻尼器 ( TMD)振动控制，中图分类号： TU3 54 7 .文献标识码： A

0引言

位移的传递函数来确定的 T MD最优参数。D nH r g方法的基 e at o

随着我国经济建设的迅速发展，使城市人口日益增长，致城本思想是使无阻尼系统在简谐荷载作用下响应最小化。其设计方法为[: 3]市用地日趋紧张。在土地资源受到限制的情况下，原有的建筑将进行加层改造可以满足社会发展的需求。加层技术中，钢结构加层技术是目前最为推广的一种。钢结构加层具有自重轻、施工方=

1。

镉ZG ) (Z^-

ZG ) (Z- 一 _

( 3 )

便等优点。由于下部原结构多为砌体结构或钢筋混凝土框架结构，以组合成的结构属于复合结构。但是对于钢筋混凝土框架所顶部钢结构加层后结构特点为原框架刚度、质量较大，而加层钢

其中，为质量比；和分别为 T MD的频率比和阻尼比。ZG ) ( Z一

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结构部分的刚度、质量较小，属轻钢柔性屋面。整体结构刚度沿高度分布非常不均匀，尤其在加层钢框架与原有屋面连接处，侧移刚度发生突变，易形成结构薄弱层，加层刚度要比下部原结构刚度小，震反应时易形成鞭梢效应造成震害，此对此类结构地因

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L(￡ 2G 2)_ -● - -● - _ -

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的地震反应控制非常必要。调谐质量阻尼器 ( MD)为传统的 T作被动控制技术在生产实践中不断地得到应用，有效减轻振动效其应的功能已为人们接受。图2平面布置图

表 1构件截面表原框架梁柱截面编号Z L1 / . 2

1 1I一结构计算模型 ’ I如果将结构简化为单自由度体系，则结构加上 T MD减震装置后的计算模型见图 1。该 T -结构体系的运动方程为 .: MD _ 1 2 JNl l C+c) 1 k+k ) l 22 2 2一elgt ( ) X+(l 2￣+(l 2X—CX一kx U ( ) 1m27+C ( 2 z ) 2 X一X )一 m2 P t 3 2 2 x一‘1+k ( 2 1= u () () 2

加层构件截面编号G Z GL l Gl 2

截面规格4 0× 4 0 0 0 2 0× 6 0 5 5 2 0× 6 0 5 0

截面规格3 0×3 0× l o 0 2× 1 4 2 0×5 0× 1 8 5 O× l 2 2 0×5 o× 1 5 o O× 1 2

表 2控制效果楼层号 T无 MD位1

其中，,1是分别为主结构的质量， m1 c,1阻尼和刚度；,2 m2 C, k分别为 T 2 MD子结构的质量，尼和刚度； 1z阻 -, 2分别为结构 z和T MD子结构相对于地面的位移； t为地面地震加速度。 u ()

有T MD位移/ mm1 . 67

控制效果/ %方案 31 . 44 1 4 4.

移/m m 方案 1方案 2 2 3 4 5 6

方案 3方案 1方案 2 1 . 79 1 . 95 2 13 2 62 2 . 72 1 5 5. 1 68 1 3 8. 2 2 2. 2 28

1 1 0 2 0 9 16 1 0 8 5 1 0 8 6 . 9 . 9 1 . 1

2 7 0 2 2 2 5 1 2. 8 2 2 9 8 . 1 .2 2 95 .8 4 1 3 7 3 3 4 9 3. 5 3 4 84 . 5 .4 4 79 .5 5 4 8 8 4 2 72 4. 5 1 4 4 3 5 . 4 .8 4 3 5 8 7 6 9 6 4 1 1 6. 9 6 7 2 6 . 3 .5 7 24 9 1 1 7. 0 1 8. 8 8 2 7 1 0 7 92 87 2 13 .8

1 . 55 1 . 67 1 . 83 2 . 22 2 . 27

3地震波作用下框架结构的弹性时程分析某 4层钢筋混凝土框架结构，后加 2层钢框架结构，层高均为 3 6m, .其平面布置如图 2所示，各构件尺寸见表 1。钢框架柱与图 1 T )结构体系的计算模型 MR

原结构刚接，原框架混凝土 C, A0加层钢结构 Q 3 B地震设防烈度 25,

2 T MD参数优化分析

为 7度，二类场地。T MD模型由橡胶支座和一质量块组成。本文中取 0 1 r 0 0橡胶支座的刚度为 160k m, .,取 .5 E, 0 N/阻尼为

TMD的控制效果取决于它的参数，质量比( MD质量与结 120l/。本文拟采用 3 TMD布置方案， T 0 g s (种参数不变。方案 1,构质量之比)阻尼比、、频率比( MD频率与结构基频之比) T。因将 -MD布置在③轴~⑤轴之间； T方案 2布置在②轴~③轴之间和，此很多相关的理论研究都致力于 TMD的参数优化。最经典的是⑤轴~⑥轴之间；方案 3布置在①轴~②轴之问和⑥轴~⑦轴之， D nH r g提出的利用无阻尼单自由度结构一T啪D系统主结构问。时程分析中地震波选用 E- t波， e at o l r峰值加速度为 3 1 7m,￣ao 4 . 收稿日期：0 90—1 2 0—90

作者简介：谭燕秋 (9 3,, 1 6一)男硕士，教授，河北工程大学土木工程学院，河北邯郸董志磊 (9 3,,北工程大学土木工程学院硕士研究生，北邯郸 1 8,)男河河

0 6 3 508 0 6 3 508

TMD在框架结构轻钢加层的位置优化分析

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第3 5卷第 3 4期 20 0 9年 12月

山西建筑 S HANXI ARCHI TE( UIE

Vo . 5 NO. 4 13 3 De . 2 09 c 0

规：, 筑 tI建 v

文章编号：0 962 (0 9 3—0 20 10—8 5 2 0 )40 0 3

日照市地下管线规划管理研究厉建晓摘要：针对性地分析了日照市地下管线管理的现状，结合先进地市的经验对今后日照市地下管线管理提出了科学的管理模式，即从完善管理机构、立完善的地下管线管理制度、建制定地下管线管理法规三个方面加强地下管线管理。

关键词：地下管线，管理机构

,管理制度，管理法规中图分类号： U9 2 T 8

文献标识码： A

笔者根据近几年来所在城市发展的状况及工作中地下管线是指给水、排水、燃气、工业、热力、、电力电信等地缓的重要工作，有针对性地分析了日照市地下管线管理的下管(道和电缆地下管线，称作城市的“沟)被生命线”是城市赖遇到的地下管线问题，,并以生存和发展的物质基础。随着城市建设的发展和城市现代化现状，结合先进地市的经验对今后日照市地下管线管理提出了程度的提高，市地下管线的数量越来越多，度也越来越大，城密构科学的管理模式。

成状况也越来越复杂。

1日照市地下管线管理现状及原因分析 日照市近几年城市建设迅猛发展，给排水管线不断扩展，供热、明显的控制效果，其是加层部分的第一层。不论是对顶层的位尤

管理好城市地下管线是城市规划、建设、管理中一项刻不容分别计算了加 T MD前后整体结构在 y向的多遇地震反应。

移控制还是对层问位移的控制，方案 1的控制效果优于方案 2和方案 3方案 2和方案 3的控制效果差别不大。,

5结语心

地整

采用轻钢框架结构加层是一种效果良好的加层改造方法， 由于轻钢框架结构的刚度较小，易在加层部分出现新的薄弱层。本文通过在结构顶部分 3种不同方案设置调谐质量阻尼器 ( MD) T,均减小了结构的层问位移，尤其对顶层位移控制显著，达到了对结2 4 6 8 1 0 1 2

构振动控制的目的。但是方案 1的控制效果明显优于方案 2和方案 3所以应将调谐质量阻尼器( MD布置在结构的中间部分。, T )本文提供的分析方法比较精确的反映了结构在设置调谐质

水平位移/r rn r

图3

顶层水平位移曲线

表 3层间位移的控制效果楼层号无 T MD有T MD位移/ m m 控制效果/ %位移/ 方案 1方案 2方案 3方案 1方案 2 mm 方案 31 2 3 4 l 9 1 1 5 .2 1 4 .4 1 3 .0 0 9 9 1 3 2 1 1 .2 0 9 4 1O 2 12 7 1 1 .7 1o .0 1 O .2 1 2 7 1 1 7 1 0 0 1 . 68 l . 91 2 . 22 2 .

77 1 43 1 . 64 1 . 88 2 . 31 1 . 43 1 64 1 8 8. 2 . 31

量阻尼器( MD后轻钢加层结构地震反应的实际情况， T )是一种较为实用和精确的计算方法。 参考文献：

[]周福霖 . 1工程结构减震控制[ . M]北京：地震出版社，9 7 19 .[]卜国雄， 2谭3 . 0

平，周福霖， .于能量法的 T等基 MD参数优化

5 6

32 .9 1 8 9

2 1 .6 13 .6

23 .4 I4 .9

2. 4 3 15 .O

3 3 4. 3 . 13

2 . 88 2 4 7

2 . 88 2 42

设计[]华中科技大学学报 ( J.城市科学版)2 0,5 2:6,0 82 ( )2—[]秦 3x-,_

4结果分析由表 2及图 3时程分析结果可以看出， 3种方案在框架结分

丽.结构风振与地震响应的 T MD控制[ . D]北京：北京l大学，0 8 k 20,

4高张涛 .于 S P 00的轻钢加层结构的基 A 20 构轻钢加层结构的顶层设置 TMD系统后，结构各层位移峰值得[]刘昱，小旺，抗震性能分析[]工程抗震与加固改造，0 8 3 ( ) 10 J. 2 0,0 6:0一以降低，顶层位移峰值降低最显著控制率在 2%~3%之间。由 0 0

表 3可以看出，设置 T MD系统后，种方案对结构的层问位移有 3

】 4. 0

Op i i a i n a l ss o h o a i n tm z to na y i n t e l c to o f TM D n s o e - d i t u t r s o i htwe g t e i t r y a d ng s r c u e f l g - i hts e lT AN n- i D Ya q u ON Z i e G h i i

Abta t n ti a e,a f i lme tmo e frafa t tr t o rf osatra dn wof o n tpo ti d y u ig sr c:I hsp p r i t ee n d l o rmesmeuewih fu o r fe d ig t o r o o fi sma eb sn n e l l s S P2 0 A 0 0.B n lz ga dc mp r g frtef mesrcuewihdf rn l s ti so ta h D s e u eale e’pa i— ya ayi

n o ai h a tu tr t i ee tpa,i s h w h t eTM c nrd c l lv l e kds n n o r f n t spa e n,ep cal h o o r a h eu t f p in l i b te h n o t n 2 a d 3 lc me t s e il t et p f o,m d t er s l o t s et rt a p i . y l s o o o nKe r s ih— i h te d i g so e,wh p t p e fc,TM D,vb a in c n r l y wo d:l tweg t e l d n tr y g s a i—o f t e i r t o t o o

收稿日期：0 90 .3 2 0—70

作者简介：厉建晓(9 9,,岛理工大学工程硕士研究生， 1 6 )男青高级工程师，日照市规划局，山东日照

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bl6e.html