玲珑塔
北京
2004年瞿伟廉教授提出利用屋顶花园结构中的屋顶花园作为TMD来减振。
将屋顶花园架空，靠叠层橡胶支座和橡胶弹簧提供刚度，支座中的铅芯提 供阻尼。
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国内外研究现状
存在问题： 1.对于单纯TMD系统，除本身在被控频率漂浮，还可能地 震作用下发生放大。 2.很多论文中都以剪切模型分析控制其第一振型，对于大 多高层是以弯剪模型为主，有必要考虑高阶振型。 综合比较： 可以针对主要被控频率和高阶频率同时施加MTMD系统 来抑制振动。
福冈塔
Higashiyama Crystal HKW烟囱 Siemens电站 秋田塔 加拿大电视塔
日本，福冈
日本，名古屋 日本，大阪 德国，法兰克福 英国 日本，秋田 加拿大，多伦多
1989
1989 1990 1992 1992 1994 1996
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国内外研究现状
国内应用案例
黑龙江电视塔 合肥电视塔 台北101大楼 河南艺术中心塔 哈尔滨 合肥 台北 郑州 1999 2000 2003 2006 2007
目录CONTENTS
一、课题简介及意义 二、国内外研究现状
三、研究内容
四、进度安排
课题简介及意义
一、风荷载对建筑物产生的影响主要有： 在风时程曲线中，一般包含平均风和脉动风两部分。
舒适度降低 ( z , t ) ( z ) f ( z , t ) 脉动风
非结构构件破坏
抗倾覆能力低
TMD由弹簧、阻尼器和质量块组成， 主结构振动时，质量块也随之产生 惯性运动，从而通过弹簧、阻尼器 向主结构施加反方向作用力来部分 抵消输入结构的扰动力，使主结构 的振动反应衰减。
4
课题简介及意义 一、网格现状
5
课题简介及意义 一、网格现状
Fkk
sdfsaf
6
课题简介及意义
多重调频质量阻尼器（MTMD）减振原理
50
速度[m/s]
45
其中
ij (k ) arctan[
LmHij (k ) Re Hij (k )
]
40
35
0
10
20
30
40
50
60
时 间[s]
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研究内容
MTMD性能参数确定 通过调整MTMD系统与主体结构的质量比、频率比和 MTMD系统阻尼比以及MTMD系统的频带，使MTMD系统能吸 收更多的振动能量，从而最大程度减轻主体结构的振动响应。 MTMD布置
与结构振动方向 结构主动、半主动控制 相反的惯性力。
调频质量阻尼器 智能控制 （TMD）
调频液体阻尼器 （TLD）
3
课题简介及意义
调频质量阻尼器（TMD）减振原理
mx(t ) (c cd ) x(t ) (k kd ) x(t ) cd xd (t ) kd xd (t ) p(t )
脉动风作用下结构响应明显。
可以主要控制第一振型。 有必要拓宽了控制范围。 质量可以采用分布式。9来自国内外研究现状10
国内外研究现状
一、风荷载的模拟 风速谱曲线：主要有 加拿大达文波特风速谱、美国西缪脉动风速 谱、日本盐谷脉动风速谱、英国哈里斯脉动风速谱等。
x2 Sv ( ) 4K (10) (1 x 2 )4/3
MTMD由许多小振荡器组成，这些 小振荡器的自振频率分布于被控结 构自振频率左右，使振动控制的有 效频带宽度增大。
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课题简介及意义
频带宽度对控制效果：频带太小，无法加宽被控频率；频 带太大，控制效果损失太多。
8
课题简介及意义
结构较柔，周期长。
结构的第一振型起主导。 TMD控制频率范围窄。 受到建筑结构的空间影响。
针对结构主要被控频率。
针对结构的高阶频率
顶部设备层架空做支承式MTMD。 中部设备层的水箱架空做支承式 MTMD 。
20
研究内容
T1=7.004s T2=6.902s T3=3.187s T4=1.943s
21
研究内容
TMD性能参数实现
质量
刚度
阻尼
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技术路线
查阅文献 建立结构的 简化模型
根据已有不同参数分 别对有限元结构模拟 计算并对比减振效果
2
风荷载的时域模拟
简谐波叠加法
星谷胜方法
M.Shinozuka 方法
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国内外研究现状
二、TMD的研究现状 TMD最早由Frahm在1909年发明，而Frahm当时发明的振动 控制装置没有任何固有阻尼。这种装置仅当吸振器的自振频率与 激励频率非常接近时才有效。随后人们引入阻尼到TMD中。 20世纪50年代，Den Hartog系统论述了TMD的概念和设计 原理TMD对结构振动控制非常有效，随后陆续建立了许多工程： 美国 John Hancock Building(1978年)和City Corp Center(1978年) Clark在1998年提出了联合调谐质量阻尼器的装置(MTMD)及如 何优化的方法。
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国内外研究现状
美国学者Isua和Xu分析研究了MTMD模型的特性和效率。 Yamaguchi和Hampomchai做了调谐荷载下MTMD结构系统的参 数研究，肯定了MTMD的效率以及其对于调谐频率漂移的不敏感性。 国内主要同济大学王肇民、上海交通大学李春祥，以及西安 交通大学王超等在这方面做了大量细致的研究工作，以单自由度
16
研究内容
17
研究内容
风荷载时程的模拟
MTMD性能参数确定 及减振对比
MTMD性能参数的 实现
18
研究内容
风荷载时程的模拟 根据 M.Shinozuka 方法，作用在结构第i 个质点处的脉动 风荷载可表示为
55
顶层
Fi (t )
i
j 1 k 1
H ( )
ij k
N
2 cos[k t ij (k ) jk ]
风荷载的时 程模拟
建立结构的有 限元实体模型
设计实现刚度和 阻尼的部件并模 拟其有效性
通过编写程序和查阅文献得出 MTMD四个参数与减振效果的关 系
23
谢谢
24
结构疲劳破坏
2
课题简介及意义
二、振动控制
结构的风振控制是指在结构发生风振反应时，由设置在结构上的一些控 隔震（振）
制装置被动地产生一组控制力，以达到减小和抑制结构风振反应的目的。 消能减震 （振） • 利用固定在水箱中 • 当主结构受激振 的液体在晃动过程 而振动时，子结 中产生的动侧压力 谐振吸震（振） 构就会产生一个 来提供减振力。
系统为基础，对结构一MTMD系统在风载及地震作用下的动力
特性进行了探讨，并通过数值分析，研究得出MTMD系统的各 设计参数的关系。
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国内外研究现状
Center Point Ruwais Utilities 千叶港塔 核电站 金红石烟囱 澳大利亚，悉尼 沙特阿拉伯 日本，日本 巴基斯坦 澳大利亚 1980 1982 1986 1988 1989