TMD对高层建筑风振响应相关性及等效静力风荷载组合系数的影响研究

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调谐质量阻尼器(TMD)常用于控制高层建筑的风振响应。同时,TMD可能对等效静力风荷载(ESWLs)的组合系数产生影响。目前较多的研究主要针对于TMD的参数优化,最优的TMD参数可以最大程度地减小结构的风振位移以及加速度响应,但同时TMD可能会影响结构风振响应的相关性和等效静力风荷载的组合系数。有一些文献进行超高层建筑等效静力风荷载的组合系数方面的研究,但是很少有文献讨论TMD对风振响应分量之间的相关性以及等效静力风荷载组合系数的影响。因此,本文的主要目的是研究TMD对高层建筑风振响应相关性及等效静力风荷载组合系数的影响。
  本文首先基于三栋超高层建筑的结构分析模型,提取了其质量矩阵以及刚度矩阵,并在此基础上建立了结构安装调频质量阻尼器(TMD)前后的风振响应分析模型;其次,对三栋超高层建筑进行同步多点测压风洞试验并对安装阻尼器前后的建筑进行风振响应时程分析。最后,讨论了调频质量阻尼器(TMD)对高层建筑风致基底弯矩和扭矩响应相关性以及等效静力风荷载组合系数的影响。
  本文主要内容:
  1.绪论。本章首先对调频质量阻尼器(TMD)的应用现状进行介绍和应用研究,然后对风荷载组合原则和组合形式进行介绍;
  2.数学模型及求解方法。本章首先对TMD的参数进行研究,并且根据最优参数设计流程确定TMD的最优参数,在此基础上,利用matlab建立原结构和安装TMD高层建筑的风振响应的数学模型,并且对建立模型的参数进行讨论和确定;
  3.TMD对高层建筑风振响应相关性和等效静力风荷载组合影响的分析。本章在建立的结构模型的基础上,首先展开了三栋超高层建筑的风洞试验,然后对三栋装有TMD的超高层建筑进行风振响应分析。在此基础上,讨论TMD对风振响应相关性的影响,并且进一步讨论TMD对等效静力风荷载(ESWLs)组合系数的影响,最后对不同方法获得的ESWLs组合系数进行比较分析;
  4.结论与展望。本论文主要结论:结构在安装TMD后,其风振响应的相关性会增加,但顺风向和横风向响应的相关性增加值比它们于扭转方向的相关性增加值要小。原始结构与安装TMD的高层结构的相关系数?xy相比没有明显的变化,但安装TMD的高层结构ρxz和ρyz明显增大。同时,用Asami法计算的组合系数在三种工况下都比Turkstra方法计算的结果要保守。用Asami方法计算的组合系数在有些工况下比原始结构要大3%~6%;用Turkstra方法则计算的实例建筑的组合系数要比原始结构的组合系数在有些工况下增大、有些工况下减小,其变化的范围是:-63.1%~53.1%。本文的研究结论可以为装配TMD的高层建筑的结构设计提供参考。
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