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土木15级卓越班开展TMD结构减震技术的试验研讨课

2018/01/24 22:00  点击:[]

        2018年1月4日,重庆大学2015级土木工程学院卓越工程师班(以下简称卓越班)在重庆大学B区振动台实验室401进行了结构减震技术之TMD(Tuned Mass Damper,调频质量阻尼器)试验研讨课。TMD减震技术因其构造简单、易于安装、维护方便、经济实用,且不需外界能源输入,在高层建筑、桥梁结构振动控制等领域中不断得到广泛应用。本次试验教学课程旨在帮助同学们更科学直观地了解TMD技术应用于结构的减震效果和设计要点。

        杨溥教授首先介绍了TMD的减震原理和设计方法,TMD作为一种结构被动减震装置,其控制系统由主体结构和附加在主结构上的子结构组成。附加的子结构具有质量、刚度和阻尼,通过调节子结构的自振频率,使其尽量接近主结构的基本频率或激振频率,这样当主结构受激振而振动时,子结构就会产生一个与主结构振动方向相反的惯性力作用在主结构上,从而减小主结构的响应、减轻结构构件的损伤。

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图1试验原理讲解和试验现场图


        本次试验中TMD主要针对水平单摆,将砝码用细绳悬挂于单层单跨钢框架上(如图2所示),通过改变吊绳的长度调整单摆的自振频率,将其调整至主结构自振频率附近,以改变结构共振特性,同时调整砝码的质量,以达到最佳的减振效果。

        在杨溥教授和贾传果副教授的指导下进行了本次TMD减震控制试验。卓越班共28人,分4组(每组7人)分别进行试验。首先,通过输入白噪声,测定了普通框架结构的自振频率。为便于观测,本次试验仅输入正弦波(每组采用不同的频率),分别进行了普通无控结构、TMD结构(质量分别100g和200g)动力试验,对比分析结构顶点加速度反应,可明显地看到TMD减震效果,见图3。

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                图2 试验装置示意图                 

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图3 结构振动时程曲线对比


        随着结构振动的停止,本次试验教学课落下帷幕,同学们随后分组完成了数据分析处理、试验报告的撰写。本次实验课以卓越班为试点,首次探索了专业课程的试验教学模式和方法,得到了土木工程学院的大力支持,受到卓越班同学们的一致好评,让同学们熟悉了以TMD为主的结构被动调谐减振控制的装置在建筑中的应用,更加能理解到建筑抗震和减震控制技术的重要性。


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