基于耗能增强型扭转电涡流阻尼器的相邻结构减震优化研究

摘要

城镇化的高速发展导致土地资源紧张，易形成相邻间距较小的结构群，在地震等动力荷载作用下可能引发相邻结构相对位移过大，从而造成结构碰撞损伤.本文提出了一种耗能增强型扭转电涡流阻尼器（energy-dissipation enhanced torsional eddy current dampers,EDE-TECD）用于相邻结构减震.首先阐述了EDE-TECD的基本构造与运行机理；基于齿轮齿条式速度放大装置，得到EDE-TECD的阻尼系数估算公式；建立了施加EDE-TECD的两相邻结构简化运动方程，基于相邻结构最小阻尼比最大化优化准则，采用数值搜索方法获取了在EDE-TECD连接下的两自由度相邻结构的最优惯质比和最优阻尼比，并对最优惯质比的取值情况进行分析，由此得到EDE-TECD实际应用时的最优参数设计流程；此外，对比相邻结构间分别连接EDE-TECD或线性黏滞阻尼器情况下的减震性能.最后，分析了结构刚度削弱对EDE-TECD减震性能的影响.结果表明：数值搜索下的最优惯质比可能存在负值；增加惯质比并不能总是有利于提升结构的较小模态阻尼比；在10组地震波测试下，加装优化后的EDETECD能有效降低相邻结构在地震作用下的相对位移，峰值减震率平均达到64.79%，比线性黏滞阻尼器高8.42%；在El Alamo地震波作用下，结构在刚度削弱10%～40%时，EDE-TECD的峰值减震率最大降幅仅为6.29%，结构仍能保持较好减震性能.

关键词

振动控制 / 相邻结构 / 电涡流阻尼器 / 参数优化 / 地震响应