【摘要】：介紹了軌道型被動NES(Nonlinear Energy Sink),并對附加NES裝置的5層鋼框架進行了白噪聲激勵下的振動臺實驗,結(jié)果表明了NES能在多個頻率范圍內(nèi)抑制結(jié)構(gòu)振動�；贜ES的這種優(yōu)點,將其應(yīng)用到高層結(jié)構(gòu)的風(fēng)振控制上。采用線性回歸方法的AR模型,模擬了不同高度處的脈動風(fēng)速時程作為建筑結(jié)構(gòu)的外部激勵。以脈動風(fēng)激勵下高層建筑頂層的加速度為控制目標(biāo),對NES的質(zhì)量、軌道表達式和黏滯阻尼參數(shù)進行了一系列優(yōu)化,選擇較優(yōu)的參數(shù)對NES控制下某結(jié)構(gòu)的脈動風(fēng)致振動進行了仿真計算。計算結(jié)果表明:NES可以有效減小脈動風(fēng)作用下建筑結(jié)構(gòu)的最大加速度與加速度均方根,并且其可以同時減小結(jié)構(gòu)多個模態(tài)的振動,從而提高風(fēng)載荷下高層建筑的舒適度。
【圖文】：

圖２框架與ＮＥＳ實物圖Ｆｉｇ．２ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｒａｍｅａｎｄｔｒａｃｋＮＥＳ圖３框架頂層無控和有控時的加速度時程對比Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｔｒｏｏｆｏｆｔｈｅｆｒａｍｅ為了從頻域中觀察ＮＥＳ控制頻率范圍寬廣的特性，對框架頂層加速度時程數(shù)據(jù)進行小波變換與傅里葉變換，可得到變換之后的時頻能量圖與加速度響應(yīng)譜，分別如圖４與圖５（ａ），（ｂ）所示。從圖中可以看到相對無控狀態(tài)下，框架弱軸向的前３階模態(tài)對應(yīng)頻率下的振動都有不同程度上抑制，尤其以動力響應(yīng)較大的１，２階振動控制效果最為明顯。將該試驗工況下采集到的ＮＥＳ加速度值做傅里葉變換，從而得到ＮＥＳ的加速度響應(yīng)譜如圖５（ｃ）所示。從圖中可以看出，ＮＥＳ自身振動的頻率對應(yīng)框架的前３階頻率，從另外一個角度說明了ＮＥＳ可以作用到結(jié)構(gòu)的多個模態(tài)。振動臺試驗的結(jié)果說明了軌道型ＮＥＳ的頻率范圍相對傳統(tǒng)ＴＭＤ較窄作用頻率范圍的減震方式較優(yōu)，并且對將其應(yīng)用到激勵類似有限帶寬白噪聲的脈動風(fēng)載荷作用下的建筑結(jié)構(gòu)振動控制提供了試驗依據(jù)。圖４框架頂層加速度無控、有控下的時頻能量圖對比Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｉｍｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｎｅｒｇｙｄｉａ－ｇｒａｍｏｆｔｏｐｆｌｏｏｒａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ圖５頂層加速度無控、有控下的響應(yīng)譜對比與ＮＥＳ響應(yīng)譜Ｆｉｇ．５Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｓｏｆｔｏｐｆｌｏｏｒ１０９０振動工程學(xué)報第２９

圖２框架與ＮＥＳ實物圖Ｆｉｇ．２ＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｒａｍｅａｎｄｔｒａｃｋＮＥＳ圖３框架頂層無控和有控時的加速度時程對比Ｆｉｇ．３Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｈｉｓｔｏｒｙａｔｒｏｏｆｏｆｔｈｅｆｒａｍｅ為了從頻域中觀察ＮＥＳ控制頻率范圍寬廣的特性，對框架頂層加速度時程數(shù)據(jù)進行小波變換與傅里葉變換，可得到變換之后的時頻能量圖與加速度響應(yīng)譜，分別如圖４與圖５（ａ），（ｂ）所示。從圖中可以看到相對無控狀態(tài)下，框架弱軸向的前３階模態(tài)對應(yīng)頻率下的振動都有不同程度上抑制，尤其以動力響應(yīng)較大的１，２階振動控制效果最為明顯。將該試驗工況下采集到的ＮＥＳ加速度值做傅里葉變換，從而得到ＮＥＳ的加速度響應(yīng)譜如圖５（ｃ）所示。從圖中可以看出，ＮＥＳ自身振動的頻率對應(yīng)框架的前３階頻率，從另外一個角度說明了ＮＥＳ可以作用到結(jié)構(gòu)的多個模態(tài)。振動臺試驗的結(jié)果說明了軌道型ＮＥＳ的頻率范圍相對傳統(tǒng)ＴＭＤ較窄作用頻率范圍的減震方式較優(yōu)，并且對將其應(yīng)用到激勵類似有限帶寬白噪聲的脈動風(fēng)載荷作用下的建筑結(jié)構(gòu)振動控制提供了試驗依據(jù)。圖４框架頂層加速度無控、有控下的時頻能量圖對比Ｆｉｇ．４Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｉｍｅ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｅｎｅｒｇｙｄｉａ－ｇｒａｍｏｆｔｏｐｆｌｏｏｒａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ圖５頂層加速度無控、有控下的響應(yīng)譜對比與ＮＥＳ響應(yīng)譜Ｆｉｇ．５Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｏｎｓｅｓｐｅｃｔｒｕｍｓｏｆｔｏｐｆｌｏｏｒ１０９０振動工程學(xué)報第２９

用于結(jié)構(gòu)的多個模態(tài)頻率。本組試驗驗證了軌道型ＮＥＳ不僅僅在有限帶寬白噪聲激勵下有效，而且對不同幅值、頻譜構(gòu)成的地震波作用下框架頂層的加速度與加速度方差都起到了較好的控制效果。２風(fēng)載荷模擬２．１風(fēng)載荷特征建筑結(jié)構(gòu)順風(fēng)向受到的風(fēng)載荷主要包含兩部分，一部分為平均風(fēng)速，一部分為脈動風(fēng)速。在任意時刻ｔ結(jié)構(gòu)順向風(fēng)速ｕ（ｚ，ｔ）＝s裕酰ǎ玸兀酰ǎ�，ｔ），s裕酰ǎ┪驕縊�，s兀酰ǎ簦┪齠縊伲郟保埃蕁Ｍ跡叮常保輩ǎ埃保擔(dān)緲蚣芏ゲ閿耄危牛蛹鈾俁認(rèn)煊ζ錐員齲疲椋紓叮遙澹螅穡錚睿螅澹螅穡澹悖簦潁酰恚螅錚媯簦瑁澹媯潁幔恚澹幔睿洌簦瑁澹危牛悠驕縊俚娜范ǎ浩驕縊偎孀鷗叨榷浠模保埃梗鋇冢鍍諏踔釁攏齲汗斕佬頭竅咝閱芰口宥愿卟憬峁孤齠繒竦目刂品掄

本文編號：2785471