高柔塔架减震控制研究
土木工程结构减震控制研究现状及进展
土木工程结构减震控制研究现状及进展 摘要：对提土木工程领域结构减震控制的研究现状进行了分析，阐述了目前主要减震控制使用的原理和方法，对国内外新出现的减震控制方法和研究成果进行了综述和评价，对今后的研究进行展望并提出了发展方向。 关键词：结构减震；振动控制；智能控制 中图分类号：tu352.1 文献标识码：a 土木工程结构减震控制一般包括被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。目前，被动控制已经广泛应用于工程领域，而主动和半主动控制还处在理论和实验研究阶段。本文对目前国内外结构工程减震控制的研究现状进行归纳分析，对该领域的研究成果进行综述，为后续的研究指引方向。 1 被动控制 被动控制主要是进行基础隔震和耗能减震，基础隔震是在上部结构和基础之间设置水平柔性层，延长结构侧向振动的基本周期，从而减小水平地震地面运动对上部结构的作用。基础隔震的研究主要是研究开发出性能优越且价格低廉的隔震装置。1978年美国kelly j m和eidinger j m 提出叠层橡胶支座隔震方法和技术，从此结构基础隔震进入了蓬勃发展的阶段。一些研究和应用较广的隔震装置包括夹层橡胶垫隔震装置、滚珠（或滚轴）加钢板消能装置、粉粒垫层隔震装置、铅塞滞变阻尼器隔震装置、钢滞变阻尼器隔震装
置、基底滑移隔震装置、悬挂基础隔震装置、混合隔震装置等。目前基础隔震的应用已相当广泛，隔震结构的分析和设计方法也日渐成熟。世界上已建成了上千座隔震建筑和桥梁，并表现出良好的减震效果。2001年我国正式把隔震技术写入规范。 结构耗能减震是在结构中设置非结构构件的耗能元件，结构振动使耗能元件被动地往复相对变形或者在耗能元件间产生往复运动的相对速度，从而耗散结构振动的能量，减轻结构的动力反应。目前已经研究发展起来的耗能装置主要有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器（tmd）和复合型耗能器等。被动耗能减震结构已在国内外建成了数百座，并在一定程度上经受了地震的考验。中国目前也有几十余座新建或加固的被动耗能减震建筑与桥梁。上海电视塔、珠海金山大厦、上海杨浦大桥等大型建筑都应用了耗能减震装置，并取得了很好的减震效果。 2 主动控制 主动控制是以现代控制理论为基础，对结构反应或环境干扰进行实时跟踪和预测，在精确的结构模型基础上运算和决策最优控制力，并通过作动器对结构施加控制力以减小或抑制结构的动力反应。主动控制分开环控制和闭环控制两种，开环控制是直接对结构环境干扰进行量测，根据测量数据分析并综合出控制律；而闭环控制是在结构反应观测基础上实现的主动控制。闭环控制具有较高的
机电设备的噪声、减震控制方案
机电设备的噪声、减震控制方案 1. 噪声、减震控制措施 1.1 噪声的来源：本工程噪声主要来源有设备机房各类机械设备的噪声振动以及管道介质在输送过程中所产生的振动。 1.1.1 噪声控制措施 1、为确保工程交验后设备及管道在使用过程中所产生的噪声能满足声学要求，在工程实施前我司将聘请资深声学顾问公司对所实施的工程从声学设计、设备材料选用、消声、减震、隔振等措施进行全面指导。 2、控制噪声源：降低声源噪音，选用低噪音的设备和改进安装工艺，或者改变噪音源的运动方式（如用阻尼、隔振等措施降低固体发声体的振动）。 3、阻断噪声传播：在传音途径上降低噪音，控制噪音的传播，改变声源已经发出的噪音传播途径，如采用吸音、隔音、音屏障、隔振等措施。 1.1.2 一般要求 所有供本工程使用的隔振设备必须为不含任何石棉物质或成份的产品。 1、自立式弹簧隔振器 弹簧型隔振器均为无外壳自立式设计。底板和基座之间并配有6mm厚之聚氯丁橡胶消声防滑垫片。 所有隔振器均须配有具紧固栓接设备和作水平调校的校平螺栓。 弹簧的直径不能小于其在额定重量下的压缩高度之80%及横向硬度是1.1倍额定垂直硬度。 所配置的弹簧须最少能提供相等于50%其额定振幅量的额外活动操作范围。 2、限位式弹簧隔振器 部分设备如水泵安装在室外会受风吹袭的设备如于装配时和实际运行时的重量出现不一致时，除配置须如上述技术规格要求的弹簧隔振器外，并需附设一个垂直限位装置以控制有关弹簧隔振器之垂直位置在设备之部分或全部外加重量一旦被卸除时不会被提升。 弹簧于设备装配时和正常运作时之高度须相同。 在限位螺栓之周围与弹簧及外壳之间，最少须保留12毫米的间隙，以保证相互操作不受干扰。 在正常操作时，限位器须与弹簧隔振器各部分不会接触。 安装于室外的弹簧隔振器之所有钢制金属组件须作热浸镀锌处理。
大型风电机组主动减振电气控制方法综述
收稿日期:2015-12-28基金项目:国家高技术研究发展计划( 863 计划)(2013AA050601)通讯作者:刘皓明(1977-),男,博士,副教授,主要从事智能配电网二微电网和电力市场的研究;E -mail :liuhaom@https://www.sodocs.net/doc/0d13546412.html, 第31卷第3期 2016年9月电力科学与技术学报JOURNAL OF EIECTRIC POWER SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.31No.3Se p .2016 大型风电机组主动减振电气控制方法综述 刘皓明1,唐俏俏1,苏媛媛2,魏林君2 (1. 河海大学能源与电气学院,江苏南京 211100;2.中国电力科学研究院,北京 100192)摘 要:为了延缓风力机振动二延长机组寿命和提高运行稳定性,设计电气控制系统实现大型变速变桨风电机组的主动减振具有重要的现实意义三在风力机振动模态分析的基础上,围绕风轮叶片二塔架和传动链这3种主要零部件的主动减振控制方法展开综述,并详细分析独立变桨距控制和阻尼控制在风力机减振控制中的应用三研究结果表明:独立变桨距控制可有效缓解风轮不平衡载荷二改善叶片振动问题;阻尼控制通过变桨距控制和转矩控制提供附加电气阻尼信号,可增大塔架和传动链的等效阻尼,从而达到减小振动的目的三由于风力机振动模态之间的耦合关系,设计减振控制方法时需考虑风电机组整体的优化协调问题,结合独立变桨距控制和阻尼控制,兼顾叶片二塔架和传动链的协调减振,是值得进一步研究的问题三 关 键 词:风电机组;电气控制;主动减振;独立变桨距;阻尼控制 中图分类号:TM315 文献标识码:A 文章编号:1673-9140(2016)03-0182-13 A surve y on electrical control methods of lar g e wind turbine active vibration reduction LIU Hao -min g 1,TANG Qiao -q iao 1,SU Yuan -y uan 1,WEI Lin -j un 2(1.Colle g e of Ener gy and Electrical En g ineerin g ,Hohai Universit y ,Nan j in g 211100,China ;2China Electric Power Research Institute ,Bei j in g 100192,China ) Abstract :In order to miti g ate vibration ,extend life and im p rove o p erational stabilit y ,the active vibration reduction electrical control methods of lar g e variable s p eed variable p itch wind turbine are of im p ortant si g nificance.Based on vibration modal anal y sis of wind turbine ,the active vibra -tion reduction control methods were reviewed around three main com p onents :blades ,tower and drive train in this p a p er.The a pp lication of individual variable p itch control and dam p in g control was p resented in details.The research shows that individual variable p itch control can effectivel y alleviate the unbalanced load and im p rove blades vibration p roblems.For tower and drive train ,additional electrical dam p in g si g nal was obtained b y variable p itch control and tor q ue control ,which can increase e q uivalent dam p in g and reduce vibration for tower and drive train.Finall y ,the 万方数据
建筑隔震与消能减震知识分享
第十五讲建筑隔震与消能减震设计规定 一、隔震与消能减震是减轻建 筑结构地震灾害的新技术 地震释放的能量以震动波为载体向地球表面传播。 通常的建筑物因和基础牢牢地连接在一起，地震波携带的能量通过基础传递到上部结构，进入到上部结构的能量被转化为结构的动能和变形能。在此过程中，当结构的总变形能超越了结构自身的某种承受极限时，建筑物便发生损坏甚至倒塌。 1、什么是房屋结构的“隔震设计” 《隔震》，即隔离地震。在建筑物基础与上部结构之间设置由隔震器、阻尼器等组成的隔震层，隔离地震能量向上部结构传递，减少输入到上部结构的地震能量，降低上部结构的地震反应，达到预期的防震要求。地震时，隔震结构的震动和变形均可只控制在较轻微的水平，从而使建筑物的安全得到更可靠的保证。表15.1列出了隔震设计和传统设计在设计理念上的区别。 表 15.1 隔震房屋和抗震房屋设计理念对比 隔震器的作用是支承建筑物重量、调频滤波，阻尼器的作用是消耗地震能量、控制隔震层变形。隔震器的类型很多。目前，在我国比较成熟的是“橡胶隔震支座”。因此，本《规范》所指隔震器系指橡胶隔震支座（规范12.1.1条注1）。在隔震设计中采用其他类型隔震器时，应作专门研究。 2、什么是房屋建筑的“消能减震设计” 在建筑物的抗侧力结构中设置消能部件（由阻尼器、连接支撑等组成），通过阻尼器局部变形提供附加阻尼，吸收与消耗地震能量。这样的房屋建筑设计称“消能减震设计”。 采用消能减震设计时，输入到建筑物的地震能量一部分被阻尼器所消耗，其余部分则转换为结构的动能和变形能。这样，也可以达到降低结构地震反应的目的。阻尼器有粘弹性阻尼器、粘滞阻尼器、金属阻尼器、电流变、磁流变阻尼器等。 3、隔震和消能减震设计的主要优点
建筑结构的隔震、减振和振动控制
建筑结构的隔震、减振和振动控制 发表时间：2016-08-19T16:22:57.960Z 来源：《低碳地产》2015年第19期作者：刘振洪 [导读] 传统建筑结构设计中，通常以“大震震不倒，设防烈度可修，小震震不坏“为建筑防震设计的标准。 刘振洪 海门市轻工建筑安装工程有限责任公司 【摘要】我国属于地震频发的国家之一，唐山大地震、汶川大地震造成了巨大的经济损失和人员伤亡，新建楼房需采用防震性能好的建筑材料和方法，提高建筑结构隔震、减振性能，建筑结构的稳定性很大程度上取决于楼房的隔震、减振能力。文章首先分析了隔震、减振的原理，介绍了相关的技术，并探讨了建筑结构隔震、减振控制应用与趋势，为建筑结构隔震、减振和振动控制提供参考与借鉴。 【关键词】建筑结构；隔震；振动控制；类型；研究 近年来，人们的安全意识逐步增强，对建筑质量的要求越来越高，建筑结构隔震、减振与振动控制应用越来越多，实践中也取得了很大的进步。为了最大最大程度上降低震动给建筑带来的损害，应从材料、结构和地形等多个方面进行分析[1]。文章在对建筑结构隔震、减振原理介绍的基础上，探讨了各种技术应用和发展。 一、建筑结构的隔震、减振原理 传统建筑结构设计中，通常以“大震震不倒，设防烈度可修，小震震不坏“为建筑防震设计的标准。但一般而言，建筑结构主要依靠结构吸收变形，来消减地震造成破坏的力量。根据设防标准设计建筑结构，对于中小型地震，可通过变形设计抵消地震破坏力量，此方法具有可行性，而遇到大地震，则无法确保建筑结构的安全。这也是专家工程师研究新结构设计的根本原因所在。 （一）隔震原理 建筑结构防震系统通常是在隔震层设计的，其将建筑结构分为下部结构、隔震层和上部结构3部分。此种结构设计可降低地震破坏力，将下部结构力量传到隔震层，并经隔震层后的抗震装备，消耗和吸收掉大部分的破坏能量，并将另外一小部分能量转移至上部结构[2]。在设计建筑结构中隔层时，需对上部结构做出一定改变，以应对可能由地震而引起的一系列反应，确保建筑上部结构遭遇强烈地震时处于弹性状态，不至于被破坏。 （二）减振原理 耗能减震结构是指建筑结构抗侧力装置，经过有效耗能部件设置进一步实现减振。在建筑结构遭受地震侵袭时，耗能装置与部件可产生弹塑性，通过产生变形来吸收、消耗地震所带来的巨大能量波，使其不能造成巨大的破坏，从而达到有效控震、减振的目标[3]。减振原理与隔震原理恰好相反，也是抗震技术的重大突破之一。 在建筑结构中，隔震、减振技术主要应用于被动减震，属于消能构件减震体系。这一结构体系非承重构件属于消能装置结构减震体系，一般包括摩擦耗能支撑、耗能较差支撑、消能支撑，以及耗能偏心支撑、耗能隔撑等。消能剪力墙包括竖缝消能剪力墙、周边缝消能剪力墙和横缝消能剪力墙。在遭遇较强地震时，建筑结构部位会发生较大宾星，此部位的阻尼器可发挥重要的消能作用。 主动控制减震体系是指利用外部能源，兼有主动控制和被动控制两种优点。其中，主动控制效果，是通过较小的电能来调节和改变结构性能，减少地震破坏，适用于改善工程结构的抗震设防。混合控制是被动控制与主动控制相结合的一种控制形式，采用复合控制方法所以称之为复合控制，一般常用的形式是HMS。三种控制方式在使用中，均需实时观测结构反应，实时分析与反馈控制，由于系统结构负责，因此在推广应用上收到了诸多现实，而增加了结构阻尼、防止共振的被动控制技术，在工程中得到了广泛应用。 二、建筑结构振动控制技术分析 传统建筑结构抗震设计中，通常利用结构自身消耗吸收地震的巨大能量波，以实现降低地震破坏的目的。在遭遇中小地震时，此种设计可起到良好的作用，但事实上此种设计是一种消极抵抗地震的设计。因此，积极应对地震的方法需加大研究，通过应用结构振动的控制技术来达到有效抗震的目的。目前，建筑结构振动控制技术主要包括以下几种“ （一）主动控制技术 主动控制技术是指借助外部能量实现减振控制目的的一种技术，通过外来振动相反控制力的施加，实现建筑结构减振控制目的。主动控制技术原理包括四点：一是监测建筑而机构外部刺激与动力响应使用传感器；二是传感器监测获取的数据均传输到计算机；三是经计算机程序定义的计算方式，准确计算出需施加的力度；四是在外部能源驱动之上，产生对系统有效的控制力度[4]。 （二）混合控制技术 混合控制技术是指主动控制技术和被动控制技术联合作用的技术，综合了两者的优点，通过被动装置控制消耗地震破坏力量，并且通过主动控制装置的有效利用，确保有效控制地震的效果[5]。因此，在建筑结构设计之中，混合控制技术有着良好的应用，有着很高的应用价值。混合控制装置有阻尼耗能装置、主控制值混合装置等。 （三）被动控制技术 在建筑结构振动控制中，被动控制是指不借助外力量来进行地震控制的一种控制技术，该技术一般是经过建筑结构某个空间部位，添加子系统或经过建筑结构自身构造设置一系列特殊点，有效改善建筑结构自身特性。在控制技术中，被动控制技术是研究的重点之一，并且实际应用范围也越来越广。 （四）半主动控制技术 对主动控制技术的利用就是半主动控制，其是将建筑结构地震中的参数给予科学合理的自动调节，来达到有效减振的目的。这种半主动控制技术，也需要寻求外部力量，但用不到强电，仅需利用弱电便可。半主动控制及时经常用于开关控制中，并经过一系列操作来控制系统工作状态，对建筑结构力特性有一定改变。 在上面介绍的四种技术中，主动控制技术效果最佳，但由于建筑体型巨大，因此需要利用更多的外部能源。同时，主动控制装置与程序算法相当复杂，主动控制技术应用少于其他三种技术。而被动控制技术减振效果好、造价低、易实现，成为四种技术中一种应用广和发展快的控制技术。 半主动控制技术是介于被动控制与主动控制之间的技术，其控制精度高，且造价低，技术应用的前景广阔。而混合控制技术，由于是多种控制技术的联合，集合了多种控制技术的优点，也有着广阔的发展空间。
浅述建筑结构减震与消能减震设计
浅述建筑结构隔震与消能减震设计 崔XX XX理工大学XX学院XX学员大队江苏XX 02XXXX 内容摘要 摘要：本文对建筑结构“隔震”与“消能减震”设计的基本原理及其特点进行简要的介绍和说明，并对结构抗震设计、隔震设计和消能减震设计进行分析和对比，供初学者参考。 主题词：抗震设计隔震设计消能减震设计 1 引言 地震是一种突发性的破坏性极强的自然灾害，罕遇的大地震会给建筑物及构筑物造成极大的破坏，造成极大的人员伤亡和经济财产损失。回顾21世纪发生的几次大地震如尼泊尔大地震，汶川大地震，智利地震等无一不对人们和社会造成不可估量的破坏和损失。当前的科技水平尚无法预测地震的到来，未来相当长的一段时间内，地震也是无法预测的。而且即使做到了震前预报，如果工程设施的抗震性能薄弱，也难以避免经济损失。地震时不可控的，但工程结构是可控的，因此，实施有效的抗震设防是当前防震抗灾的关键性工作，而隔震和消能减震技术在建筑结构中应得到广泛应用。 传统的建筑结构抗震设计是依靠增加结构的强度、刚度和延性来增加结构各构件的承载力和变形能力来抵御地震作用，，来实现“大震不倒，中震可修，小震不坏”的防御目标，立足于“抗”，是一种消极的设计方法。随着科技水平的发展和传统抗震结构在地震中的表现，传统建筑结构抗震设计暴露出很多问题，不能满足现代建筑在抗震设防方面的需求。所以抗震减灾事业的发展，不能局限于传统的建筑结构抗震设计，更应该搭上科技创新的这辆快车，用新技术来提高和改善建筑物的抗震性能。在建筑物中设置隔震层和消能减震装置来减轻地震的破坏这种新型结构体系就是其中之一。本文就这一新结构体系做一简要阐述。 2 “隔震设计”与“消能减震设计”的基本设计原理 2.1 隔震设计 “隔震”即隔离地震，分为基础隔震和层间隔震。在建筑物适当部位设置隔离装置，切断或削弱地面运动向上部结构的传递，并提供适当的阻尼，从而使上部结构的地震作用大大降低，耗能能力加强，达到预期的防震要求。如叠层橡胶垫支座、高阻尼橡胶垫支座、滑移隔震支座和混合隔震装置等。 2.2 消能减震设计 消能减震技术是把结构物某些部位（如支撑、剪力墙、连接缝或连接件）设置耗能 阻尼器，通过该装置产生摩擦，弯曲（或剪切、扭转）弹塑性（或粘弹性）直回变形来耗散或吸收地震输入结构的能量，以减小主体结构的地震反应，从而避免结构产生破坏或倒塌，达到减震控制的目的。 在消能减震结构体系中，消能（阻尼）装置在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态，充分发挥耗能作用，消耗掉输入机构体系的大量地震能量，式结构本身需消耗的
隔震与减震技术介绍
隔震与减震 一、概述 二、基底隔震 三、悬挂隔震 四、耗能减震 五、冲击减震 六、吸振减震 七、主动控制减震 一、概述 ?地震引起结构振动的全过程是：由震源产生地震动，通过传播途径传递到结构上，从而引起结构的振动反应。 ?通过在不同部分采取振动控制措施，就成为不同的积极的抗震方法。
1、消震 通过减弱震源振动强度达到减小结构振动的方法。 2、隔震 通过某种装置，将地震动与结构隔开，减弱或改变地震动对结构作用的强度或方式，达到减小结构振动的目的。 隔震方法：基底隔震 悬挂隔震 3、被动减震 通过采用一定的措施或附加子结构，吸收或消耗地震传递给主结构的能量，达到减小结构振动的目的。 被动减震方法： 耗能减震 冲击减震 吸震减震 4、主动减震 根据结构的地震反应，通过自动控制系统的执行机，主动给结构施加控制力，达到减小结构振动的目的。 ? 两大类减震方法： （1）被动控制方法。这种方法无外部能源供给，也称无源控制技术。包括隔震技术和被动减震技术。 （2）主动控制方法。这种方法有外部能源供给，也称有源控制技术。 ? 与传统的消极抗震方法相比，减震方法优点： （1）减小地震作用，降低结构造价，提高结构抗震可靠度。隔震方法能够控制传到结构上的地震力，克服确定荷载的困难。 （2）减小结构在地震作用下的变形，保证非结构构件不破坏，减小震后维修费用，对现代建筑，非结构构件的造价占总造价的80％以上。 （3）隔震、减震装置的更换或维修比更换、维修结构构件方便、经济。 （4）精密加工设备、核工业设备等结构物，只能用隔震、减震的方法满足严格的抗震要求 二、基底隔震 1、原理 ? 基底隔震是在结构物地面以上部分的底部设置隔震层，限制地震动向结构物的传递。 ? 基底隔震，主要用于隔离水平地震作用。隔震层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度。此时可近似为上部结构是一个刚体，如图8.18所示。设结构的总质量为m ，绝对水平位移为y ，地震动的水平位移为xg ，隔震层的水平刚度为k ，阻尼系数为c ，则底部隔震系统的运动平衡方程为： ? ? 上部结构绝对位移（加速度）振幅与地震动位移（加速度）振幅的比值R 为 g g kx x c ky y c y m +=++ 222222 2max max max max ]4)1[(41βξββξ+-+===g g x y x y R
主动控制技术在设备减振中的应用
主动控制技术在设备减振中的应用 章艺1，代学昌1，张志谊2 （1. 上海船舶设备研究所，上海，200031，2. 上海交通大学振动研究所，上海，200240） 摘要：论文从设备减振降噪角度出发，通过应用振动主动控制技术中的自适应对 消方法进行结构振动控制。仿真和台架试验表明主动控制能够取得良好的减振效 果，为设备的主动减振进行了有益的探索。 1.概述 随着对船舶舒适性要求的不断提高，如何进一步降低船舶动力装置振动对船体的影响成为舰船设备研究的重点。针对上述问题目前采用的降噪措施主要包括两种途径：1）采用振动噪声更低的船用设备，2）用更为高效的隔振消声装置。随着计算机技术的发展，应用主动控制的隔振消声技术成为研究的热点。1989年日本神户大学的Mitsuhashi等人研究的带有液压伺服机构的船用柴油机双层隔振系统在拖船Fukae Maru Ⅲ上进行了试航试验，在（1-100）Hz频带范围内，中间质量的速度级衰减量大于30dB。2004年川崎重工的Moriyuki 等人采用电磁式主动执行机构的柴油发电机组主动隔振技术的研究成果。瑞典的Johansson 和Winberg等人在1995年承担的船用主动隔振的项目（A VIIS-Active Vibration Isolation in Ships），澳大利亚的Hansen等人承担的针对现役柯林斯级潜艇（Collins Class Submarine）进行的主动控制的海军咨询项目，这些研究均采用电磁式或电动式的执行器，研究成果已经成为产品，如法国的Metravib公司生产的电动式惯性质量执行器。该执行器已有成功应用的例子，如MTU公司针对游艇主机12V4000 M70进行的主动隔振等等。 2. 主动控制原理 图1理论分析模型图2 自适应控制原理图 考虑图1所示系统的主动减振，其中M1为设备，k1，c1为被动隔振器的刚度和阻尼，M2，k2为作动器的质量和刚度，其余质量和刚度为弹性基础的集总参数，f1为激励源的干扰力，f2为主动控制力。 考虑周期激励的控制问题，如图1所示的自适应控制，干扰力f1作为被控系统的干扰输入，x(n)是与f1相关的参考信号，x(n)经过FIR滤波器生成y(n)，再经过激振器产生控制力f2，f2作为被控系统的控制输入。e(n)为系统输出，也就是M3的加速度，e(n)反馈回自适应滤波器。 y(n)=w T(n)×X(n)，w(n)为滤波器系数，干扰力f1使M3产生振动，控制力f2的作用是使M3产生方向相反的振动，从而抵消由f1产生的振动，达到减振的目的。根据线性系统叠加原理将原系统按输入拆成两个系统的叠加，如图2所示，将前向通道（控制通道）近似地看成一个系数为H的FIR滤波器，通过系统辩识测出前向通道的脉冲响应函数，这样通过x(n)，w(n)，H就可以得到yc(n)的近似表达式。
建筑隔振消能减震技术探析(精)
浅析建筑隔振消能减震技术 1 地震的危害 建筑物除了承受竖向荷载外, 还要承担风和地震水平荷载的作用, 建筑物越高,这个水平荷载效应就越明显。我国 41%的国土、 50%以上的城市位于地震烈度 7度以上的地区, 面临的地震灾害形势非常严峻。地震是人类面临的最严重的突发性的自然灾害之一, 对人民的生命和财产安全造成很大的危害。 1.1 造成大量人员伤亡 1976年唐山发生的 7.8级强烈地震, 顷刻间, 百余万人口工业城市被夷为平地,造成 24.2万人死亡, 16.4万余人重伤。自 1900年有记录以来,我国死于地震的人数达 55万之多,占全球地震死亡人数的 53%。 1.2 破坏人类赖以生存的环境 自我国 1900年有记录以来,地震成灾面积达 30多万平方公里, 房屋倒塌达 700万间。 1.3 冲击人类社会的正常运行秩序和造成大量的经济损失 唐山地震的直接经济损失近百亿元,震后重建投资达百亿元。 1995年,日本阪神地震中经济损失超过 1000亿美元。随着经济的高速发展, 城市化使人口和财富高度密集, 强烈地震造成的伤亡和损失将越来越大, 地震后的修复和城市的复兴就越有难度, 对国家经济发展和社会稳定的冲击也将更为剧烈。 2 传统抗震方法 地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的。而我们结构工程师 们一直没有停止过对建筑物抗震的研究。建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。为了抵御地震灾害, 通常的建筑结构设计采用的是
抗震设计,强调的是“ 抗” ,即采用“ 延性结构体系” 适当控制结构物的刚度,但容许结构构件(如梁、柱、墙、节点等等在地震时,进入非弹性状态,并且具有较大的延性,以消耗地震能量,减轻地震反映,使结构物“ 裂而不倒” 。 这种体系在很多情况下是有效的,但也存在很多局限性:首先, 由于结构物的承重构件在地震时进入非弹性状态, 对某些重要的结构物是不容许的(纪念性建筑、装饰昂贵的现代化建筑、原子能发电站等 ;其次,对于一般性建筑,当遭遇超过设防烈度地震时,由于主体结构已发生严重非弹性变形, 在地震后难以修复或在强地震中严重破坏, 甚至倒塌, 其破坏程度难以控制; 再次, 随着地震强度的增大, 结构的断面和配筋都相应增大,造成经济的“ 浪费” 。 3 隔震、消能减震 3.1 隔震与消能减震原理 隔振、减震控制的基本原理是在结构构件之间或建筑物与基础之间设置隔震、减震装置,通过隔震、减震装置的耗能特性,减小振动能量向周围环境的传递,达到减小振动对周围环境影响的目的。 3.2 隔震与减震方法 3.2.1 粘弹性阻尼结构 粘弹性阻尼结构的风洞试验、地震模拟振动台试验及大量的结构分析表明,在结构中安装粘弹性阻尼器可减小风振反应和地震反应 40%~80%,可确保主体结构在强风和强震中的安全性,并使结构在 强风作用下, 结构的舒适度控制在规定的范围内。西雅图哥伦比亚中心大厦起初是因为在风振的影响下,顶部几层有明显的不舒适感,安上粘弹性阻尼器后,不再有不舒适感,效果良好。若采用加大刚度的方法来获得同样的效果, 需要把现有的柱尺寸扩大一倍, 粗算价值约 800万美元,显然采用增加刚度的办法是难以接受的,而采用粘弹性阻尼器所用的试验及安装费用仅 70万美元。在北京的银泰中心也设置了粘滞阻尼器,试验结构证明有很好的减振效果。由此可见,采用粘弹性阻尼器减小建筑的风振或地震效应在经济上是相当可观的。 3.2.2 吸能减震
土木工程结构减震控制方法
试述土木工程结构减震控制方法 【摘要】近年来，地震灾害是人类面临的重要自然灾害之一，它的发生具有突发性、随机性，而且会对人民的生命财产安全产生了巨大的威胁。如何减少地震对人们的危害，是我们一直探索的。建筑作为人民生活的场所，更值得我们区深入探究如何加强其抗震性。结构减震控制是通过增加某些结构部位的强度和变形能力提高建筑结构的抗震性能，是土木工程中有效的防灾减灾方法。本文主要分析了土木工程结构减震的控制方法和结构减震控制的最新研究及未来发展趋势。 1.隔震控制技术的基本原理 结构减震控制指的是在建筑结构的某个特定部位设置某种控制装置、机构或种子结构，当结构出现振动的时候，主动或液压质量振动被动的施加外力来改变或调整结构的动力作用或动力特性，从而有效降低结构的振动反应，其最终目的就是通过采取一系列控制措施和方法，降低建筑结构在地震等强动力荷载下的反应，增强建筑结构的稳定性能，为建筑结构的安全性提供保障。 2.土木工程结构减震的控制方法 2.1被动控制 被动控制是通过减震、隔震装置来对振动能量进行消耗，并阻止振动在建筑结构中进行传播，构造简单，造价成本低，维护简便，且不需要外部能源支持，在土木工程结构减震中的应用越来越广泛。 （1）耗能减震
耗能减震是将结构中的一些构件比如支撑、支撑等设计成耗能部件，或者在建筑结构的某些部位比如连接处、节点处设置阻尼器，耗能部件和阻尼器在荷载作用较小的情况下处于弹性状态，在强烈的荷载作用或振动作用下，耗能部件就会进入非弹性状态，能够大量消耗输入结构的能量，避免荷载或振动作用进入主体结构造成结构进入非弹性状态，为主体结构的安全提供了可靠保障。由于耗能装置不同，耗能减震也可分为不同的体系，一种为耗能构件减震体系，常用的耗能元件有耗能支撑、耗能剪力墙等，另一种为阻尼器耗能减震体系，常用的阻尼器有金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器、粘弹性阻尼器、粘滞性阻尼器等。耗能减震具有性能稳定、适用范围广、抗震性好、经济实用、可靠性高、技术条件简单等优点，比较适用于高层建筑和超高层建筑。 （2）基础隔震 基础隔震是在建筑物的上部结构与基础之间设置控制机构，比如设置隔震消能装置，从而减小或者隔离地震能量向建筑物上部结构传输，使上部结构的振动减小，避免地震给建筑物带来危害。基础隔震装置必须具备一定的特性才能够满足结构减震需要，因此，装置必须具有较大的变形能力，必须能够提供较大的阻尼并具有较大的耗能，必须具有足够的初始刚度和强度。 （3）调谐减震 调谐减震主要是通过在建筑主体结构中附加一些子结构的方法，使主体结构在强震作用下，振动发生转移，结构中的震动能量就能在
半主动减振器工作原理及控制方式
半主动减振器工作原理及控制方式 丁问司 1．控制规则 1．1悬挂系统分类 悬挂系统从振动控制的角度来说可分为主动悬挂与被动悬挂，其中主动悬挂按其是否需要外界能量的供应可分为有源主动悬挂和无源主动悬挂。 有源主动悬挂也称全主动悬挂，通常由产生主动力或主动力矩的装置（油缸、气缸、伺服电机、电磁铁）、测量元件（加速度传感器、速度传感器、力传感器等）和反馈控制系统等几部分及一个能连续供应能量的动力源组成。 无源主动悬挂也称作半主动悬挂。由无能源输入但可进行控制的阻尼元件和弹性元件组成，其减振方式和工作原理与被动悬挂相似，不同的是悬挂参数可在一定的范围内任意调节，以获得最佳的减振效果。 半主动悬挂与全主动悬挂的区别是前者只能调节阻尼力的大小，而后者则可同时控制阻尼力的大小方向。 半主动悬挂的核心实际上是一种可调阻尼减振器，其阻尼力大小一般通过调振节流孔开度来获得，而对阻尼力的约束条件是：系统振动时联系于阻尼器的能量全部耗散掉。 1．2列车半主动控制原理 悬架系统的半主动控制原理在七十年代由美国人Karnopp提出，旨在以接近被动悬挂的造价和复杂程度来提供接近主动悬挂的性能。其基本思想是根据激励和系统的状态调节悬挂系统中的刚度和阻尼，以使某个性能指标达到最优。由于在半主动状态下改变系统的刚度非常困难，目前的研究实际上仅限于对悬挂系统阻尼的控制。 多年研究使得半主动悬架控制系统衍生了多种控制方式，其中包括：慢速控制、天棚控制、相对控制、最优控制、预测控制、自适应控制、神经网络控制等。从工程实践的情况来看目前只有天棚控制方式取得了较好的效果，并已运用到成熟的产品中。日本KYB公司与铁道总研联合研制的列车横向半主动减振器及是运用了天棚（Sky Hook）控制原理。 列车天棚原理的基本控制逻辑是被称为“天棚悬架”的数学模型，如图1所示。假设列车是沿一道虚拟的刚性墙移动，在虚拟墙与车体之间通过一虚拟减振器的作用来减小车体振动，此虚拟减振器称天棚减振器。 按照天棚原理，列车运行时理想的状况是天棚减振器始终处于工作状态以提供减振力。由于天棚减振器是虚拟的，则其应提供的减振力实际上由安装于车体与转向架间的横向减振器模拟提供。 假设车体的绝对速度X1为正（设向右为正），相对速度也为正时（车体相对转向架向右运动），虚拟的“天棚减振器”应产生一向左的力，实际中的横向减振器也产生一向左的力，此两力的方向相同，则F r = F s。 仍假设车体的绝对速度X1为正，而相对速度为负时（车体相对转向架向左
黏滞性阻尼器在超高层建筑施工塔式起重机中的减震控制研究
30 Industrial Construction Vol .48，No .6，2018工业建筑 2018年第48卷第6期黏滞性阻尼器在超高层建筑施工塔式 起重机中的减震控制研究* 郝可航1 闫维明1 周大兴2 郑勤飞1 潘庆华1 （1.北京工业大学，工程抗震与结构诊治北京市重点实验室，北京 100124；2.中铁建设集团有限公司，北京 100040） 摘 要：为研究超高层建筑施工塔吊的减震措施，采用黏滞阻尼器作为附加消能杆件，建立超高层建筑-施工塔吊系统有限元模型，通过数值分析优选布置方案及阻尼器性能参数。以某超高层建筑施工动臂式塔吊为研究背景，设计缩尺比为1∶15的简化试验模型，并对有控结构和无控结构模型进行振动台试验。结果表明：试验采用的阻尼器布置方案减震效果良好；超高层建筑施工塔吊的应力热区为吊臂与塔身顶部连接处、平衡臂与塔身顶部连接处及塔身顶部，设置黏滞性阻尼器明显降低了塔吊应力热区的应力值；激励强度是影响阻尼器减震效果的主要因素之一，激励强度越大减震效果越好。 关键词：超高层建筑；动臂式塔吊；黏滞阻尼器；地震振动控制 ＤＯＩ：１０.１３２０４／ｊ.ｇｙｊｚ２０１８０６００７ ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮＣＯＮＴＲＯＬＯＦＶＩＳＣＯＵＳＤＡＭＰＥＲＩＮＴＯＷＥＲＣＲＡＮＥＦＯＲＳＵＰＥＲＨＩＧＨ-ＲＩＳＥＢＵＩＬＤＩＮＧＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ HAO Kehang 1 YAN Weiming 1 ZHOU Daxing 2 ZHENG Qinfei 1 PAN Qinghua 1 （1.Beijing Key Laboratory of Earthquake Engineering and Structural Retrofit ，Beijing University and Technology ， Beijing 100124，China ；2.China Railway Construction Group Co ，Beijing 100040，China ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：In order to study the vibration damping measures for tower crane in the construction of super high -rise building ，adopting viscous damper as an additional energy dissipating rod ，a finite element model of the tower crane system for super high -rise building was established .Through the numerical analysis ，the optimal arrangement and damper performance parameters were selected .Based on a tower crane with luffing boom for a super high -rise building ，a 1∶15scaled simplified model was designed and shaking table tests were conducted on the controlled and uncontrolled structural models .The results showed that the dampers used in the experiment had a good damping effect .The stress hot zone of tower crane for super high -rise building was at the junction of boom and tower body top ，the junction between balance arm and tower body and the top of the tower ，and the viscous damper could reduce the stress of tower crane stress hot zone .The excitation intensity was one of the main factors that affected the damping effect of the damper .The damping effect increased with the increasing of excitation intensity .Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：super high -rise building ；tower crane with luffing boom ；viscous damper ；earthquake vibration control *国家自然科学基金资助项目（51378039，51421005）。第一作者：郝可航，女，1993年出生，硕士。电子信箱：hkhbjut @https://www.sodocs.net/doc/0d13546412.html, 收稿日期：2017-12-10 塔式起重机（简称“塔吊”）具有适用范围广、工 作效率高等优点，是各种工程建设，特别是现代化工 业和民用建筑施工的重要设备。随着经济和社会的 发展，超高层建筑的发展日新月异，在其施工过程中 “塔吊”可以附着于结构本体进行高位爬升。如果 在施工周期内发生地震且“塔吊”爬升高度较高时， 地震动力方向效应及“塔吊”与建筑之间的强耦合 作用将导致“塔吊”存在安全隐患［1］，因此施工过程 中“塔吊”的抗震设计及振动控制亟需受到重视。 对于“塔吊”地震响应分析，新西兰、日本等国 家已有“塔吊”的抗震设计指南。文献［2］通过缩尺 振动台试验与数值模拟，研究了高层建筑爬升式起重机的地震响应特性，结果表明：建筑物与塔吊的耦合作用放大了施工塔吊受到的地震作用［2］，补充了现有规范的不足。Akihito Otani 等以150t 桥式吊车为研究对象，对其进行非线性时程分析，并考虑竖向地震作用对吊车的影响，发现竖向地震激励很可万方数据
噪声控制-如何理解降噪减震
Understanding Damping Techniques for Noise and Vibration Control By Jennifer Renninger Applications Engineer E-A-R Specialty Composites Indianapolis, Indiana
Introduction Effective control of noise and vibration, whatever the application, usually requires several techniques, each of which contributes to a quieter environ-ment. For most applications, noise and vibration can be controlled using four methods: (1) absorption (2) use of barriers and enclosures (3) structural damping and (4) vibration isolation. Although there is a certain degree of overlap in these classes, each method may yield a significant reduction in vibration and noise by proper analysis of the problem and application of the technique. The principles behind the use of absorption materials and heavy mass barrier layers are generally understood, so this paper will focus on the third and fourth methods, which deal with reducing structural vibration. Structural Damping Structural damping reduces both impact-generated and steady-state noises at their source. It dissipates vibrational energy in the structure before it can build up and radiate as sound. Damping, however, suppresses only resonant motion. Forced, nonreso-nant vibration is rarely attenuated by damping, although application of damping materials sometimes has that effect because it increases the stiffness and mass of a system. A damping treatment consists of any material (or combination of materials) applied to a component to increase its ability to dissipate mechanical energy. It is most often useful when applied to a structure that is forced to vibrate at or near its natural (resonant) frequen-cies, is acted on by forces made up of many frequency components, is subject to impacts or other transient forces, or transmits vibration to noise-radiating surfaces. Although all materials exhibit a certain amount of damping, many (steel, aluminum, magnesium and glass) have so little internal damping that their resonant behavior makes them effective sound radiators. By bringing structures of these materials into intimate contact with a highly damped, dynamically stiff material, it is possible to control these resonances.