调谐液柱阻尼器参数计算的简化方法

其中 ｆ Ｊ ≤
二
。这 里 ， 表 示 结 构 的质 量 ；
表示 Ｔ Ｃ Ｌ Ｄ内液体 的质量 ， 表达式 为 ｆ 其 ； ｐ表示 容器 内液 体 的密 度 ； 示 液 柱 的横 截 面 面 积 ； Ａ表 ｆ 表示 液柱 的 总 长 度 ； 示 主体 结 构 的 阻尼 ， Ｃ表 其 表达 式 为 ２ ∞ ； Ｍ ｃ 表示 主体 结构 的固有 频率 ； ｏ
方便设计合适 的阻尼器 。
关键词 ： 调谐液柱阻尼器 ； 最优参数 ； 迭代法
中图 分 类 号 ：Ｕ ｌ ． Ｔ ３ １３ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０５０ ８ （０ １ ０ — ４ —３ ２ ９ —９ ５ ２ １ ）４０ ５０ ０
上世纪 ７ ０年 代 ，Ｙ Ｏ 首 先 在 工 程 结 构 中 Ａ 提 出结构 控制 的概 念 ， 此后 ， 多学者 做 了大量 的 许 研究 ， 取得 了卓 越 的成果 。１８ 并 ９０年 ，ＭＯ Ｉ 等 Ｄ 首 次 提 出 利 用 调 谐 液 体 阻 尼 器 （ｕｅ ｉｕｄ ｔｎｄ ｌ ｉ ｑ
表示主体结构的阻尼 比； 表示 ｕ型液柱 内液
作者简 介：吕
川（９７）男 ， Ｉ １８ 一 ， 湖北荆州人 ， 硕士研究生 ， 研究 方向为结构被动减震 （ ｍ ｉ ｂｃ０ ０ ＠ｓ ａ ｃｍ） Ｅ ａｌ ｅｋ４ ６ ｉ ．ｏ ： ｎ
・
４ ６・
土
木
工
程
与
管
理
学
报
２１ ０ １年
体位移 ； 表示液体阻尼器的非线性阻尼， Ｃ。 其表 达式为 ｏ８ ｜ Ｉ２６ Ａ Ｉ ； 表示 由于孔开 口 ］／ ｉ ｒ 率所造成的
墨
（） ９
（ ０ １）
度 ； 表示结 构侧 向位 移 ； 表 示 液体 的长 度 比 ， Ｏ ｔ 表 达式 为 ｂｌｂ表 示 液 柱 的 水 平 长 度 ； ／； ｔ 示 ｚ表 Ｔ Ｃ ￣对 于结 构 的质 量 比； ＬＤＨ Ｆ表 示加 载 在结 构 上
ｄ ｍ ｅ ， Ｌ 来抵 御 结 构 风振 ， Ｌ 是利 用 固定 ａ ｐ ｒ Ｔ Ｄ） ＴＤ
１ Ｔ Ｃ 运 动方 程 ＬＤ
图 １所示 的单 自由度 Ｔ Ｃ 的运 动方 程 可 以 ＬＤ
表示为：
ｌ ・ 垒 － ｆ
容器 中液 体 的惯性 力 和粘滞 力来 耗能 减少 结构 振 动 的减 震装 置 ， 由于其 构 造 简单 ， 装 容 易 ， 安 造价 低廉 ， 基本 不 需 要 维 护 ， 得 Ｔ Ｄ 与其 他 阻尼 器 使 Ｌ 相 比有更 多优 势 ， 近 些 年得 到 了学 者 们 大量 的 故
Ｔ Ｄ类似 。 目前 已经有 很多研 究 人 员对 其进 行 了 Ｌ
研 究 ， 前 的研 究 都 表 明 ， 有 当选 取 合 适 的参 之 只 数 ，Ｌ Ｄ才能 达到 满意 的减 震 效 果 ， 参 数 的选 ＴＣ 故 择 至关重 要 。Ｙ ｌ ＿ 已经 对 Ｔ Ｃ ａａ９ ｌ Ｌ Ｄ参 数 的选择 做 了 比较详 细 的研 究 ， 且 获 得 了 白噪 声 荷 载 条件 并 下 的最优 参数 。 由于 液体 所 固有 的非 线 性 液体 阻尼 特 性 ， 迭
于安装 ， 已经越来越多的在实际工程 中得到应用 。Ｔ Ｃ Ｌ Ｄ对 建筑物减震效果的好坏 ， 取决于其 自身 的参数 ， 参数
的选择 至关重要 。但是 ， 由于液体 固有 的非线性阻尼特性 ， 如采 用传统 的迭 代法来 计算参 数 ， 要大量 的时间 需
用于计算 ， 本文针对这个问题 ， 出了一 种简化计 算方法 ， 提 以便能更方便地 得出 Ｔ Ｃ Ｌ Ｄ最优化 的减震 参数 ， 进而
吕 川， 梅明荣 Ｉ
（ 河海大学 力学 与材料学 院 ， 江苏 南京 ２０ ９ ） １０８
摘
要： 建筑振动是结构工程 中遇到 的主要 问题之 一 ， 如何减震 已经成为该领域 的研究热点 。大量 的理论实践
证 明， 调谐液柱阻尼器 （ｕｅ ｑ ｉ ｃｌ ｎ ａ ｅ， Ｌ Ｄ 是一个能有效减震 的装置 ， ｔｎｄｌ ｕｄ ｏ ｎｄｍｐｒ Ｔ Ｃ ） ｉ ｍ 并且 由于其 结构简单 ， 易
代 法 是获 得 Ｔ Ｃ 结 构 系 统 频 率 范 围 的 常 用 手 ＬＤ
图 １ Ｔ Ｃ 单 自由 度结 构 ＬＤ
（ ＋ ＋ １ ） Ｃ
＋ 一 ＫＸ ＝ ｌ ｆ ＋Ｆ （ ） １
（wenku.baidu.com ２
｛ … ｆ ｆ ＝ 一 Ｍｄ ＋Ｃ ＋Ｋ ｆ ａ Ｘ
１ ￡
法 ， 需要 大量 的计 算 ， 了简化 算法 ， 但 为 节省 时 间 ，
本 文 介绍 一种 Ｔ Ｃ Ｌ Ｄ结构参 数 优化 计 算 的简 便方
法 ， 通过 实 例计算 分 析 ， 明这 种简 化计 算方 法 并 证
是可 靠 的。
收稿 日期 ： ０ １ｏ —９ 修 回 日期 ： ０ １ ６３ ２ １ ＿５１ ２ １－ －０ ０
第２ ８卷第 ４期
２１ ０ １年 １ ２月
土
木
工
程
与
管
理
学
报
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ． １２ ４
Ｄｅ ２Ｏ１１ ｃ．
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｖｌＥ ｇｎ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｍａ ａ ｅ ｎ ｏ ｒ ａ ｆＣｉｉ ｎ ｉ ｅ ｒ ｎ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｎ
调 谐 液柱 阻尼 器 参数 计 算 的简 化 方 法
研 究 ～ 。
８ ０年代末 ，ａａ＿等第 一 次提 出用 调谐 液柱 Ｓｋｉ ８
阻尼 器 （ｕ ｅ ｑ ｉ ｃｌｍｌｄ ｍ ｅ ，Ｔ Ｃ 来 减 ｔｎ ｄ ｌ ｕｄ ｏｕ ｌ ａ ｐ ｒ Ｌ Ｄ） ｉ
少结 构水平 振 动 ，Ｌ Ｄ是 一种 特 殊 的 Ｔ Ｄ装置 ， ＴＣ Ｌ 其 存储 液 体 的容 器 是 一 个 Ｕ 型 管 ， 震 机 理 与 减
水 头损 失系数 ； 示 主体 结 构 的 刚度 ； Ｋ 表 Ｋ 表示
液 柱 的 刚 度 ， 表 达 式 为 ２ Ａ ｇ表 示 重 力 加 速 其 ｐ ｇ；
结合 等式 （ ）将 上 式 代 人方 程 （ ） 解 方 程 可得 ７， ８ ， 到下列 等式 ：
Ｓｓ ：
互 ± Ｍ
（ｗ ） ｉｆ