VED控制高层建筑风振反应的研究

高层建筑由于其高度和柔软的水平方向刚度，经常受到风荷载的作用，尤其在风速较高的情况下，风振对建筑造成的结构响应较大，对结构的刚度和舒适度都提出了较高的要求。传统设计方法难以合理满足这些抗风设计要求，因此采用振动控制方法对于高层建筑来说显得尤为重要。粘弹性阻尼器（VED）是一种耗能控制装置，它在结构发生微小振动时即开始耗能，即使在弹性小幅振动状态下也能有效制振，有效避免了与其他耗能阻尼器在阻尼器初始刚度匹配上的问题。VED的应力应变滞回曲线接近椭圆形，具备较高的耗能能力。 VED通常安装在能够产生相对变形的位置，如斜撑、人字形支撑、梁柱节点或桁架下弦杆等。当结构层间发生相对位移时，VED产生剪切滞回变形，耗散输入的振动能量，从而减小结构振动反应。引入VED后，结构刚度和阻尼增加，自振频率增大，周期减小。通过能量分析，可以得到弹簧刚度和阻尼系数的计算方法。 本研究采用了基于时域的分析方法，应用VED对高层建筑进行风振控制，编制了时程分析程序，并通过工程实例的分析计算验证了此方法的安全可行性。实验结果证实了控制方法的有效性。研究内容包括VED性能特点的分析、高层建筑风振反应的分析、VED最优布置位置的选取以及受控结构的时程分析。 研究中使用的串联多自由度结构模型是在二维条件下建立的，以便于进行动力计算和减振分析。对于VED的最优布置位置，研究根据其耗能特性以层间位移和层位移作为控制函数，并采用加权函数来确定阻尼器的安装位置，以期达到最佳的减振效果。 在受VED控制的高层结构风振反应分析中，采用了串联多自由度体系结构模型，并应用了粘弹性阻尼器进行控制。时程分析反应方程被用于分析VED控制下的高层结构，其中考虑了阻尼器提供的阻尼和刚度形成的对角矩阵，以及水平脉动风荷载的影响。通过推导，可以得到结构的位移、速度和加速度等动力响应，并通过直接积分法进行计算。 总结来说，本研究通过理论分析和工程实例验证，提供了一套完整的VED控制高层建筑风振反应的设计方法。通过合理选择VED的位置和数量，并应用有效的计算模型，可以实现结构的减振优化，提升高层建筑的抗风能力和舒适度，该方法具备一定的实用价值和理论创新性。