耗能减振层对某超高层结构的减振控制研究
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Ｖ０． ０ １３ Ｎｏ ２ ０１ ． ２ ｌ
第 ３ 卷第 ２ ０ 期
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ Ｈ０ＣＫ Ｓ
耗 能 减振 层 对 某 超 高层 结构 的 减振 控 制研 究
汪 大 ，周 洋
云 ，王绍合
（． １ 广州大学 土木工程学院 ， 卅 ５ ０ ０ ；． 州市住宅建筑设计 院有 限公 司 ， 广 Ｉ １０ ６ ２ 广 广州 ５ ００ ） １０ ６
参 数之 间 的最佳 匹配关 系 ， 出当 Ｔ Ｄ、Ｌ 指 Ｍ Ｔ Ｄ按 照该 参
数 设计 时能 有效 抑 制 结 构 的风 振 反 应 。文 献 ［４ １ ］ １ ，５
针对 高层 钢 结 构 Ｔ Ｄ优 化 控制 系 统进 行 了分 析研 究 ， Ｍ
给 出了 高 层 钢 结 构 Ｔ ＭＤ 风 振 舒 适 度 控 制 简 化 设 计
摘 要 ：以某 ２８ ８ ｍ超高层框架 一 核心筒结构的减振控制为研究对象， 针对该工程的自身特点提出了设置非线性
粘滞 阻尼器 、 铅粘 弹性 阻尼器耗能减振层 的六种控 制方案。在 １ ０年一遇风振作用下 ， 利用改 进的 自回归 Ａ Ｒ模 型模 拟 了 结构 Ｙ方 向的脉动风荷 载时程 ， 并对该结 构进 行了不 同控制方案下 的风振控 制研 究 ， 同时针对该结 构进 行 了 ７ 小震 和 中 。 震作用 下的阻尼减震控制研究 。对 比分 析了不同控制方案下耗能减振 层对结 构地震与风振作用的减振效果 ， 果表明本 结 文提 出的六 种控制方案不仅能有效抑制 结构 的风致振动 ， 著改善结 构 的风振舒 适度 ， 显 对结 构顶层峰值加 速度 响应 的最 大 降幅达 ４ ％ ， ０ 而且还 能提 高结 构在地震作用下 的可靠性 ， 进一步证 明了耗 能减 振层 对于超 高层 结构抗风 与抗震 的有效 性和可行性 ， 提出 了风振与地震作用 下设 置耗能减振层超 高层结 构的分析与设计建议 。 关键词 ：超 高层 结构 ； 耗能减振 层 ； 风振效应 ； 地震效应 ； 振动控制
ｓｈ ｍ ｓｗｔ ｗ ｎ ｘｉ ｔ ｎ ｔｅａ ｄｔ ｎ ｌ ａｅ ｅｅｖ ｆｈ ｒｃ ｒ ｎ ｅ ｉｏ ｎ ａ ｒ ａ ｈ ｕ ｋ ｓ ａ ｌ ｅ ｃｅ ｅ ｉ ｉｄｅｃｔ ｉ ； ｈ ｄ ｉｏａ ｓ ｔ ｒｓｒｅｏ ｔｅｓ ｔ ｅｕ ｄ ｒ ｎ ｒ ｄｍ ｊ ａ ｑ ａｅ ｎａ ｏｂ ｈ ａｏ ｉ ｆｙ ｔ ｕ ｕ ｍ ａ ｏｅ ｃ ｓ
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核 心筒 结 构 ， 即将 加 强 层 桁 架 中的 刚 性 支 撑 用 耗 能
部件 （ 支撑 ＋阻尼 器 ） 替 ， 成 耗 能 减 振 层 。在 风 振 代 形 和地震 作 用下 带有 耗 能减 振层 的结 构 主要 通 过 阻尼 器
来耗散风振和地震输入 到结构 中的能量 ， 以减轻结构 的动力反应 ， 从而更好地保护 主体结 构的安全。文献 ［— ］ ２ ３ 针对设置耗能减震层的框架 一 核心筒结构体系
（ ．Ｄ ｐｒ ｎ ｏ Ｃｖ ｎ ｉｅｒ ｇ ｕ ｎｚｏ ｎｖｒ ｔ， ｕｎｚｏ ０ ６ Ｃ ｉａ １ ｅａｔ ｔ ｆ ｉｌ ｇ ｅｉ ，Ｇ ａｇｈｕＵ ｉ ｓｙ Ｇ ａｇｈｕ５ ００ ， ｈ ； ｍｅ ｉＥ ｎ ｎ ｅｉ １ ｎ ２ ｅｉ ｓｔｔ ｏ ｕｎｚｏ ｅｉｅｔ ｌ ｕｌｉ ， ｕｎｚｏ １６ ３ Ｃ ｉａ ．Ｄ ｓ ｎＩ ｔｕｅ ｆ ａｇｈｕＲ ｓ ｎ ａ Ｂ ｉ ｎ Ｇ ａｇｈｕ５ ０ ２ ， ｈ ） ｇ ｎｉ Ｇ ｄ ｉ ｄ ｇ ｎ
超 高层框 架 一核 心筒 结 构 体 系 常采 用 加 强层 来 控 制上 部结 构 在 侧 向荷 载 作 用 下 变 形 产 生 的过 大 位 移 ，
呈现 “ 柱 弱 梁 ” “ 剪 弱 弯 ” 延 性 屈 服 机 制 。鉴 强 和 强 的
于 以上考 虑 ， 文献 ［ ］ 出把 耗能 减振 技 术 应用 于框 架 １提
进 行 了减震 效 果 分 析 研 究 ， 果 表 明耗 能 减 震 层 能 有 结 效 地控 制结 构 的地震 反 应 ， 小结 构 位 移 和 内力 反应 。 减 文 献 ［ ］ 大 连 国 贸大 厦 高 层水 箱 进 行 了风 振 控 制 研 ４对
第一作者 汪大洋 男 ， 博士生 ，９ １ ４月生 １８ 年
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｖｉ ｒ ｔｏ ｏ ｔｏ ｆ ａ ２８ ｔ ａ ｔ ｂ ａ ｉｎ ｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ８ｍ ｕｐ ｒｔ ｌ ｂ ｌ ｉ ｓ ｔ ｉ ｄ ｈ ｒ ． Ｓｉ ｉ ｒ ｔｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｈｅ ｓ ｗｉｈ ｓ ｅ —ａｌ ｕｉｄｎｇ ｗａ ｓｕｄｅ ｅ ｅ ｘ ｖｂ ａｉｎ ｏ ｔｏ ｃ ｍｅ ｔ ｖｓ ｏ ａ ｉｃ ｕｓｄ ｍｐｅ ｓ ｎ ｌａ － ｉｃ ｅ ａ ｔｃ ａ ｅ ｓ ｒ ａ ｄ ｅ ｄ ｖｓ ｏ ｌｓｉ ｄ ｍｐ ｒ ｗｅ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｏ ｃ ｎｒ ｌ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｓ ｓ ｎ ｅ ｎ ａ ｄ ｒ ｐ ｏ ｏ ｅ ｔ ｏ ｔｏ ｓｒ ｃｕ ａ ｙ ａ ｃ ｅ ｐ ｎ ｅ ｕ ｄ ｒ ｗｉ ｄ ｎ ｅ ｒｈ ａ ｅ ｅ ｃ ｔｔｏ ． Ｆ ｕ ｔ ａｉ ｇ ｗｉ ｄ ｔｍｅ ｓ ｒｅ ｃ ｕ ｉ ｇ ｏ ｅ ｔ ｎ １ ｙ ａ ｎ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｗｅ ｅ ｓｍｕ ａｅ ｔ ａ ｔ ｑｕ ｋ ｘ ｉａｉｎｓ ｌ ｃ ｕ ｔｎ ｎ ｉ ｅ ｉ ｓｏ ｃ ｒｎ ｎ ｉ ｉ ０一 ｅ ｒｏ ｈ ｔ ｔ ｒ ｒ ｉ ｌｔ ｄ ｗｉｈ ａ ｍｅ ｕ
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ ３＋．３ Ｕ７ ２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
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Hale Waihona Puke Ｋｅ ｒ ｓ ｔｌ ｂ ｉ ｉ ｇ ；ｅ ｅ ｇ ｉｓｐ ｔ ｎ ｓｏ ；ｗｉ ｄ ｅｆｃ ｓ ａ ｈ ｕ ｋ ｆ ｃｓ ｉ ｒ ｔ ｎ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ａｌ ｕ ｌ ｎ ｓ ｎ ｒ ｙ ｄ ｓ ｉ ａｉ ｔｒ ｄ ｏ ｙ ｎ ｆ ｔ ；ｅ ｒ ｑ ａ ｅ ｅｆ ｔ ；ｖｂ ａｉ ｏ ｔ ｅ ｔ ｅ ｏ ｏ
一
但加强层的设 置使结构的上下刚度不连续 ， 发生 明 并
显突变 ， 在地 震 作 用 下 其 必 然 导 致 结 构 内力 突 变 以及 整 体 结构 传力 途 径 的 改 变 ， 而 使 结 构 的破 坏 较 容 易 从 集 中在加 强层 附近 ， 形成 薄弱 层 ， 构 的损坏 机 理 难 以 结
过程 。
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基金项 目：广东省 自 然科 学基金 团队项 目（ ３ １０ １ １０ ０ １ ； ８ ５ ０ ９０ ０ ００ ） 高等学 校博士点学科专项基金资助项 目（０ ８ ０ ８０ １ ２ ０ １７０ ０ ）
收稿 日期 ：２０ ０ ０ 修改稿 收到 日期 ：０ ０— ９— ９ ０９— ９— ７ ２１ ０ ０
通讯作者 周 云 男， 教授 ， 博士生导师 ，９ ５年 ９月生 １６
８ ６
振 动 与 冲 击
２１ 年第 ３ ０１ ０卷
究 ， 果表 明 Ｔ Ｄ对 结 构 位 移 和加 速 度 具有 较 好 的减 结 Ｌ 振效果 ， 高 了建 筑 上 部 的 舒适 度 。文献 ［ ］ 于 Ｇ 提 ５基 Ａ 优化 理论 对高 层 结 构 进 行 了风 振 控 制 研 究 ， 果 表 明 结 风振 作用 下 阻尼 装 置 具 有 充 分 发 挥 耗 能 性 能 的能 力 ， 有效 降低 结构 风 振 动力 反 应 。文 献 ［ ］ 对 某 超 高 层 ６针 结构 进行 了三种 风振 控 制 方 案 的对 比研 究 ， 析 表 明 分 减 振装 置对 于 抑 制结 构 风致 振 动 、 高 结 构 安 全 和 舒 提 适使 用性 能是 可行 、 有效 的 。文献 ［ ７—１ ］ 究 了设 置 ３研 Ｔ ＭＤ、Ｌ Ｔ Ｄ控 制 系统 的 高 层 建 筑 风振 控 制 的 分 析 与 设 计 方法 ， 出 了 Ｔ Ｄ、ＭＤ系统参 数 的最佳 取 值 区 间及 给 Ｌ Ｔ
动
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Ｖ０． ０ １３ Ｎｏ ２ ０１ ． ２ ｌ
第 ３ 卷第 ２ ０ 期
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴ ＯＮ Ｉ ＡＮＤ Ｈ０ＣＫ Ｓ
耗 能 减振 层 对 某 超 高层 结构 的 减振 控 制研 究
汪 大 ，周 洋
云 ，王绍合
（． １ 广州大学 土木工程学院 ， 卅 ５ ０ ０ ；． 州市住宅建筑设计 院有 限公 司 ， 广 Ｉ １０ ６ ２ 广 广州 ５ ００ ） １０ ６
参 数之 间 的最佳 匹配关 系 ， 出当 Ｔ Ｄ、Ｌ 指 Ｍ Ｔ Ｄ按 照该 参
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给 出了 高 层 钢 结 构 Ｔ ＭＤ 风 振 舒 适 度 控 制 简 化 设 计
摘 要 ：以某 ２８ ８ ｍ超高层框架 一 核心筒结构的减振控制为研究对象， 针对该工程的自身特点提出了设置非线性
粘滞 阻尼器 、 铅粘 弹性 阻尼器耗能减振层 的六种控 制方案。在 １ ０年一遇风振作用下 ， 利用改 进的 自回归 Ａ Ｒ模 型模 拟 了 结构 Ｙ方 向的脉动风荷 载时程 ， 并对该结 构进 行了不 同控制方案下 的风振控 制研 究 ， 同时针对该结 构进 行 了 ７ 小震 和 中 。 震作用 下的阻尼减震控制研究 。对 比分 析了不同控制方案下耗能减振 层对结 构地震与风振作用的减振效果 ， 果表明本 结 文提 出的六 种控制方案不仅能有效抑制 结构 的风致振动 ， 著改善结 构 的风振舒 适度 ， 显 对结 构顶层峰值加 速度 响应 的最 大 降幅达 ４ ％ ， ０ 而且还 能提 高结 构在地震作用下 的可靠性 ， 进一步证 明了耗 能减 振层 对于超 高层 结构抗风 与抗震 的有效 性和可行性 ， 提出 了风振与地震作用 下设 置耗能减振层超 高层结 构的分析与设计建议 。 关键词 ：超 高层 结构 ； 耗能减振 层 ； 风振效应 ； 地震效应 ； 振动控制
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但加强层的设 置使结构的上下刚度不连续 ， 发生 明 并
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基金项 目：广东省 自 然科 学基金 团队项 目（ ３ １０ １ １０ ０ １ ； ８ ５ ０ ９０ ０ ００ ） 高等学 校博士点学科专项基金资助项 目（０ ８ ０ ８０ １ ２ ０ １７０ ０ ）
收稿 日期 ：２０ ０ ０ 修改稿 收到 日期 ：０ ０— ９— ９ ０９— ９— ７ ２１ ０ ０
通讯作者 周 云 男， 教授 ， 博士生导师 ，９ ５年 ９月生 １６
８ ６
振 动 与 冲 击
２１ 年第 ３ ０１ ０卷
究 ， 果表 明 Ｔ Ｄ对 结 构 位 移 和加 速 度 具有 较 好 的减 结 Ｌ 振效果 ， 高 了建 筑 上 部 的 舒适 度 。文献 ［ ］ 于 Ｇ 提 ５基 Ａ 优化 理论 对高 层 结 构 进 行 了风 振 控 制 研 究 ， 果 表 明 结 风振 作用 下 阻尼 装 置 具 有 充 分 发 挥 耗 能 性 能 的能 力 ， 有效 降低 结构 风 振 动力 反 应 。文 献 ［ ］ 对 某 超 高 层 ６针 结构 进行 了三种 风振 控 制 方 案 的对 比研 究 ， 析 表 明 分 减 振装 置对 于 抑 制结 构 风致 振 动 、 高 结 构 安 全 和 舒 提 适使 用性 能是 可行 、 有效 的 。文献 ［ ７—１ ］ 究 了设 置 ３研 Ｔ ＭＤ、Ｌ Ｔ Ｄ控 制 系统 的 高 层 建 筑 风振 控 制 的 分 析 与 设 计 方法 ， 出 了 Ｔ Ｄ、ＭＤ系统参 数 的最佳 取 值 区 间及 给 Ｌ Ｔ