隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)

隔震與耗能減震房屋設(shè)計(jì)簡介減輕地震災(zāi)害的途徑：“預(yù)”——地震預(yù)報(bào)“防”——抗震措施“控”——震動(dòng)控制抗震設(shè)計(jì)思想的發(fā)展：剛性結(jié)構(gòu)——地震作用太大，結(jié)構(gòu)像碉堡，材料浪費(fèi)嚴(yán)重柔性結(jié)構(gòu)——地震作用小，可避免共振，但結(jié)構(gòu)水平位移大，影響正常使用延性結(jié)構(gòu)——在保證一定強(qiáng)度的條件下，具備足夠的剛度、變形能力和耗能能力隔震結(jié)構(gòu)——通過隔震裝置將結(jié)構(gòu)和地震動(dòng)隔開，從而減小震動(dòng)消能減震結(jié)構(gòu)——通過采取一定的耗能裝置或附加子結(jié)構(gòu)，吸收或消耗地震傳給肢體結(jié)構(gòu)的能量，從而減輕結(jié)構(gòu)震動(dòng)制振結(jié)構(gòu)——通過自動(dòng)控制系統(tǒng)主動(dòng)地給結(jié)構(gòu)施加控制力，改變結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，從而減小結(jié)構(gòu)震動(dòng)抗震結(jié)構(gòu)

利用結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的承載力和變形能力抵御地震作用，吸收地震能量立足于“抗”。隔震結(jié)構(gòu)在建筑物上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間設(shè)置滑移層，阻止地震能量向上傳遞立足于“隔”。結(jié)構(gòu)減震控制根據(jù)是否需要外部能源輸入可分為被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制和混合控制。被動(dòng)控制——不需要外部能源輸入提供控制力，控制過程不依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)和外界干擾信息的控制方法。主動(dòng)控制——需要外部能源輸人提供控制力，控制過程依賴于結(jié)構(gòu)反應(yīng)信息或外界干擾信息的控制方法。被動(dòng)控制的常用手段：基礎(chǔ)隔震、耗能減震、吸振減震。目前，基礎(chǔ)隔震應(yīng)用與工程；減震、吸振處于研究、探索并部分應(yīng)用于工程實(shí)踐的時(shí)期。9.1

基礎(chǔ)隔震1.基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)需具備以下四種特性：承載特性：具有足夠的豎向強(qiáng)度和剛度以支撐上部結(jié)構(gòu)的重量；隔震特性：具有足夠的水平初始剛度，在風(fēng)載和

小震作用下，體系能保持在彈性范圍內(nèi)，滿足正常使用的要求，而中強(qiáng)地震時(shí)，其水平剛度較小，結(jié)構(gòu)為柔性隔震結(jié)構(gòu)體系；復(fù)位特性：地震后，上部結(jié)構(gòu)能回復(fù)到初始狀態(tài)，滿足正常的使用要求。耗能特性：隔震系統(tǒng)本身具有較大的阻尼，地震時(shí)能耗散足夠的能量，從而降低上部結(jié)構(gòu)所吸收的地震能量。2.早期隔震技術(shù)基礎(chǔ)隔震概念最早是由日本學(xué)者河合浩藏于1881年提出的，認(rèn)為先在地基上縱橫交錯(cuò)放置幾層圓木，圓木上做混凝土基礎(chǔ)，再在混凝土基礎(chǔ)上蓋房，以削弱地震傳遞的能量．1909年，美國的J.A.卡蘭特倫茨提出了另外一種隔震方案，即在基礎(chǔ)與上部建筑物之間鋪一層滑石或云母，這樣地震時(shí)建筑物會(huì)發(fā)生滑動(dòng)，以達(dá)到隔離地震的目的．

1921年，美國工程師F．L．萊特在設(shè)計(jì)日本東京帝國飯店時(shí)，有意用密集的短樁穿過表層硬土，直接插到軟泥土層底部，利用軟泥土層作為隔震層．1923年關(guān)東大地震發(fā)生，附近同類建筑毀壞嚴(yán)重，但這個(gè)建筑卻保持完好．1924年，日本的鬼頭健三郎提出了在建筑物的柱腳與基礎(chǔ)之間插入軸承的隔震方案．1927年，日本的中村太郎論述了加裝阻尼器吸能裝置，在隔震理論方面進(jìn)行了有益的探索．在這一階段，雖然有了清晰的隔震概念和一定的隔震理論基礎(chǔ)，但限于當(dāng)時(shí)的水平與條件，基礎(chǔ)隔震技術(shù)的應(yīng)用未被很好地研究與開發(fā)．基礎(chǔ)隔震第一次用于舊房的加固改造是美國鹽湖城市政大樓

新西蘭于1981年建成的威廉克雷頓大樓，是世界上第一個(gè)采用鉛芯橡膠支承的結(jié)構(gòu)

1982年日本建成第一座現(xiàn)代隔震建筑,是一座兩層民宅。洛杉磯南加州大學(xué)(USCUniversity)醫(yī)院經(jīng)受1994年1月17日美國加州北嶺6.7級(jí)地震，日本W(wǎng)est大廈1995年1月17日日本兵庫縣南部阪神7.2級(jí)地震中表現(xiàn)出良好的隔震性能，這使得隔震技術(shù)越來越為廣大的工程人員和社會(huì)所接受。世界上首座使用鉛芯橡膠支座的建筑是1981年在新西蘭建造的惠靈頓WilliamClayton大樓,這是一座四層高的鋼筋混凝土辦公樓,緊靠惠靈頓斷層。

1985年,美國建成的加州圣丁司法事物中心是美國的第一座隔震建筑,也是世界上第一座采用高阻尼橡膠隔震支座的建筑。1986年在西昌市建成一幢采用石墨砂漿層隔震的建筑1995年在新疆獨(dú)山子建成一幢采用聚四氟乙烯滑移板隔震的房屋。1993年在汕頭建成第一幢疊層橡膠墊隔震房屋，已經(jīng)受7.3級(jí)臺(tái)灣海峽地震考驗(yàn)1994年在安陽建成無黏結(jié)疊層橡膠墊隔震房屋。目前隔震技術(shù)的應(yīng)用程度在日本等國家，已經(jīng)成為建筑的主導(dǎo)；我國將在2008年（在應(yīng)用面積上）首次超過日本。

日本東京帝國飯店汕頭市陵海路38號(hào)，世界第一幢橡膠支座隔震住宅樓房子與地面中間，有一條比手指寬的縫隙

隔震樓的樓梯都是懸空的，避免與地面發(fā)生直接接觸沈陽在1996年就建成了國際上第一座采用滑移減震技術(shù)的建筑，現(xiàn)在是遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院的一座住宅樓，這座看似普通的磚混結(jié)構(gòu)樓可以抵抗破壞力高達(dá)10度烈度的強(qiáng)烈地震而不倒。

J.A.Calantarients提出的隔震結(jié)構(gòu)下圖是J.A.Calantarients于1909年提出的隔震結(jié)構(gòu)(Base-isolatedbuilding)方案。這種隔震結(jié)構(gòu)在建筑物結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)之間用滑石層隔開，地震時(shí)建筑物可以滑動(dòng)。中村太郎的隔震結(jié)構(gòu)上圖是中村太郎于1927年提出的隔震結(jié)構(gòu)方案。

在這種隔震系統(tǒng)中已使用阻尼泵來耗散地震動(dòng)的能量，并且在該建筑地下層柱的上下端采用鉸接構(gòu)造，建筑物可以水平自由移動(dòng)。柔性層隔震結(jié)構(gòu)柔性層結(jié)構(gòu)隔震概念由Martel在1929年提出，由Green(1935年)和Jacobasen(1938年)進(jìn)一步加以研究與完善；下圖是真島健三郎于1934年的柔性層結(jié)構(gòu)。地震時(shí)，柔性層進(jìn)入塑性，結(jié)構(gòu)的剛度變小，結(jié)構(gòu)的基本周期延長，從而導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)所受的地震作用減小。滾動(dòng)支撐類隔震系統(tǒng)為克服柔性層結(jié)構(gòu)所帶來的缺陷，科學(xué)家們相繼提出了多種滾動(dòng)支撐類隔震系統(tǒng)，工作元件有球形和橢圓形等多種，但由于其隔震是有向性的，而地震是具有無向性，這些類型的隔震系統(tǒng)均未能推廣應(yīng)用。3.最新隔震技術(shù)（1）隔震橡膠支座(Thelaminatedrubberbearing)隔震系統(tǒng)。應(yīng)用實(shí)例1994年1月17日，美國圣菲爾南多發(fā)生洛杉磯地震，震級(jí)M=6.7，死亡56人，傷7300人，損失很大。震中附近有兩座醫(yī)院，一座為隔震結(jié)構(gòu)，另一座為抗震結(jié)構(gòu)。中南加州大學(xué)醫(yī)院（隔震結(jié)構(gòu)）橄欖景醫(yī)院（抗震結(jié)構(gòu)）南加州大學(xué)醫(yī)院(TheUniversityofSouthernCaliforniaTeachingHospital)是橡膠支座隔震系統(tǒng)，這棟八層醫(yī)院基礎(chǔ)加速度為0.49g，而頂層加速度只有0.21g,加速度折減系數(shù)為1.8。而抗震結(jié)構(gòu)橄欖景醫(yī)院(TheOliveViewHospital)的底層加速度為0.82g，而頂層加速度為2.31g,加速度放大系數(shù)為2.8，由此可見橡膠支座隔震系統(tǒng)的優(yōu)越性。中南加州大學(xué)醫(yī)院地下一層，地上7層，建筑面積：33000平方米；占地：4100平米；最高高度：36。0m；鉛芯多層橡膠隔震器68個(gè)，多層橡膠隔震器81個(gè)。中南加州大學(xué)醫(yī)院在這次地震及其其后的余震中，6-8英尺高的花瓶等沒有一個(gè)掉下來，建筑物內(nèi)的各種機(jī)器等均未損壞，醫(yī)院功能得到維持，成為防災(zāi)中心，起到十分重要的作用。橄欖景醫(yī)院在1971年圣費(fèi)爾南多地震中受到較大損害，10年后重建，并增加了抗震強(qiáng)度。在此次地震中，剪力墻產(chǎn)生剪切裂縫，設(shè)備機(jī)器、醫(yī)療機(jī)械及家具等翻倒，病歷等資料掉下、散亂。而且水管破裂，各層浸水，建筑物不能使用，完全喪失了醫(yī)院的功能。一九九四年九月十六日，臺(tái)灣海峽發(fā)生了7.3級(jí)地震，震源距離汕頭市約200公里，汕頭市烈度為6度，各類房屋搖晃厲害，居民驚惶失措，水桶里隴南郵政職工住宅樓（8°區(qū)，基礎(chǔ)隔震，未破壞）伊斯坦布爾國際機(jī)場(chǎng)防震候機(jī)樓伊斯坦布爾國際機(jī)場(chǎng)防震候機(jī)樓

的水濺出了1/3左右……而陵海路隔震樓上的人并沒有感到晃動(dòng)，聽到毗鄰樓房和鄰街喧鬧聲后下樓才知道發(fā)生了地震。（2）隔震橡膠支座包括天然夾層橡膠支座、鉛芯橡膠支座，高阻尼橡膠支座等。天然夾層隔震橡膠支座天然夾層橡膠支座構(gòu)造如圖所示。天然夾層橡膠支座具有較大的豎向剛度，承受建筑物的重量時(shí)豎向變形小，而水平剛度較小，且線性性能好。由于天然夾層橡膠支座的阻尼很小，不具備足夠的耗能能力，所以在結(jié)構(gòu)使用中一般同其它阻尼器或耗能設(shè)備聯(lián)合使用。鉛芯隔震橡膠支座鉛芯橡膠支座構(gòu)造如圖所示。因?yàn)殂U芯橡膠支座不但具有較理想的豎向剛度，而且本身具有消耗地震能量的能力，故鉛芯橡膠支座在結(jié)構(gòu)使用中受到廣泛歡迎。疊層橡膠支座中間鉆孔灌入鋁芯提高支座大變形時(shí)的吸能能力橡膠片鋼板世界上第一棟采用鉛芯橡膠支座隔震的建筑(TheWilliamClaytonBuilding,NewZealand)和世界上使用鉛芯橡膠支座中基底面積最大的建筑(日本)。日本1997年度評(píng)定的隔震建筑中，采用鉛芯橡膠支座隔震房屋占總數(shù)的40%，美國在1985年以后興建的隔震房屋中，完全或部分采用鉛芯橡膠支座的隔震房屋占總數(shù)的60.7%，我國在已建成的隔震房屋中，完全或部分采用鉛芯橡膠支座的隔震房屋占總數(shù)的60%。4.隔震原理基礎(chǔ)上部部分隔震層隔開限制地震動(dòng)向結(jié)構(gòu)物的傳遞固結(jié)于地基中的基礎(chǔ)從圖中可以看出，對(duì)建筑物地震反應(yīng)有重要影響的主要因素有兩個(gè)：一是結(jié)構(gòu)的周期，一是阻尼比．普通非隔震中低層建筑物的剛度大、周期短，其基ABCABC本周期正好在地震輸入能量最大的頻段上．因此相應(yīng)的加速度反應(yīng)比地面運(yùn)動(dòng)放大得多，而位移反應(yīng)卻較小，如圖中A點(diǎn)所示．如果延長建筑物的周期，而保持阻尼不變，則加速度反應(yīng)被大大降低，但位移反應(yīng)卻有所增加，如圖中B點(diǎn)所示．如果繼續(xù)加大結(jié)構(gòu)的阻尼，加速度反應(yīng)則繼續(xù)減弱，且位移反應(yīng)也得到明顯降低，如圖中C點(diǎn)．這就是說，通過延長結(jié)構(gòu)的周期并給予較大的阻尼，就可使結(jié)構(gòu)上的加速度反應(yīng)大大降低．同時(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的較大位移可由上部結(jié)構(gòu)底部和基礎(chǔ)頂部之間設(shè)置的隔震層來提供，而不由上部結(jié)構(gòu)自身的相對(duì)位移來承擔(dān)．這樣，上部結(jié)構(gòu)在地震過程中就會(huì)發(fā)生接近平移的運(yùn)動(dòng)，大大提高了上部結(jié)構(gòu)的安全度．

基底隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意:在滿足必要的豎向承載力的前提下，隔震裝置的水平剛度應(yīng)盡可能小，以使結(jié)構(gòu)周期盡可能遠(yuǎn)離地震動(dòng)的卓越周期范圍。保證隔震結(jié)構(gòu)在強(qiáng)風(fēng)作用下不致有太大的位移。通常要求在隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)底部安裝風(fēng)穩(wěn)定裝置或用阻尼器與隔震裝置聯(lián)合構(gòu)成基底隔震系統(tǒng)。5.其他隔震裝置滾珠隔震裝置

已用于墨西哥城內(nèi)一座五層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的學(xué)校建筑中，該裝置是在一個(gè)直徑為50cm的高光潔度的圓鋼盤內(nèi)，安放400個(gè)直徑為0.97cm的鋼珠。鋼珠用鋼箍圈住，不致散落，上面再覆蓋鋼盤。安放在房屋底層柱腳和地下室柱頂之間。為保證不在風(fēng)載下產(chǎn)生過大的水平位移，在地下室采用了交叉鋼拉桿風(fēng)穩(wěn)定裝置。搖擺隔震支座。在杯形基礎(chǔ)內(nèi)設(shè)一個(gè)上下兩端有豎孔的雙圓筒搖擺體。豎孔內(nèi)穿預(yù)應(yīng)力鋼絲束并錨固在基礎(chǔ)和上部蓋板上，起到壓緊搖擺體和提供復(fù)位力的作用。在搖擺體和基礎(chǔ)壁之間填以瀝青或散粒物，可為振動(dòng)時(shí)提供阻尼。經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)：當(dāng)?shù)孛婕铀俣确颠_(dá)330cm/s2時(shí)，被隔震房屋的加速度反應(yīng)被降低到無隔震反應(yīng)的1/3左右。我國山西省的懸空寺，歷史上經(jīng)歷多次大地震而仍完整無損。分析認(rèn)為是其特有的支撐木柱起到了搖擺支座隔震的作用。不倒翁式（伊朗）隔震房屋。該房屋頂面半徑顯著大于底面半徑，能起提供復(fù)位力的作用。9.2耗能減震結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)中的某些部位設(shè)置消能裝置，通過消能裝置耗散或吸收地震能量，從而減小主體結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。1.耗能裝置（1）調(diào)頻質(zhì)量阻尼裝置—由質(zhì)量、彈性元件和阻尼器構(gòu)成的振動(dòng)系統(tǒng)，將其安裝在結(jié)構(gòu)上，結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)引起該系統(tǒng)的共振，由此產(chǎn)生的慣性力反作用于結(jié)構(gòu)，起到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的作用。（2）調(diào)頻液體阻尼裝置—由具有一定形狀的盛液容器構(gòu)成，液體晃動(dòng)時(shí)，液體對(duì)容器箱壁產(chǎn)生動(dòng)壓力，同時(shí)液體晃動(dòng)產(chǎn)生阻尼吸收一部分能量。Taylor公司的50,000磅（22.7噸）液體粘滯阻尼器美國喬治亞州SidneyLanier橋斜拉橋拉索用阻尼器振動(dòng)緩沖器金屬密封無摩擦阻尼器位移限位阻尼器

美國藍(lán)湖公司和建研院抗震所一起在1999年北京站抗震加固中采用了泰勒公司先進(jìn)的阻尼器。因場(chǎng)地的限制，北京站大廳無法用傳統(tǒng)的剪力墻抗震，經(jīng)設(shè)計(jì)，采用每個(gè)方向16個(gè)130噸（300kp）非線性液體粘滯阻尼器，阻尼器可以使原結(jié)構(gòu)的阻尼比從5%（一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）提高到了20%，從而把大震下的層向位移降低到彈性范圍內(nèi)。粘彈性耗能裝置—由粘彈性材料和約束鋼板構(gòu)成，通過夾在鋼板之間的粘彈性材料發(fā)生剪切變形而耗散能量。（3）粘滯耗能裝置—由缸體、活塞、和液體構(gòu)成，活塞在缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，粘滯液體從一端流向另一端產(chǎn)生阻尼力，阻礙結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。1972年建成的110層紐約世貿(mào)大廈共安裝了1萬個(gè)粘彈性耗能裝置；西雅圖76層哥倫比亞大廈安裝

了260個(gè)粘彈性耗能裝置；1988年北京飯店和北京火車站在抗震加固中，分別采用了法國和美國生產(chǎn)的粘彈性耗能裝置。（4）摩擦耗能裝置—由摩擦元件構(gòu)成，這些元件相互滑動(dòng)產(chǎn)生摩擦力，從而耗散結(jié)構(gòu)的部分振動(dòng)能量。（5）金屬耗能支撐—由金屬材料制成的耗能裝置，其耗能機(jī)理是通過金屬元件的彈塑性變形來耗能。支撐交叉處通過鋼框或鋼環(huán)的塑性變形消耗地震能量在支撐桿或節(jié)點(diǎn)板上開長圓孔偏心支撐耦撐框架北京工人體育場(chǎng)北京工體共安裝200套粘滯流體阻尼器（2008年現(xiàn)代化改造）液壓型阻尼器

北京銀泰中心63層、249.9m高鋼結(jié)構(gòu)寫字樓高，73個(gè)粘滯阻尼器改善風(fēng)荷載下的舒適度；同時(shí)提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。

墨西哥市長大樓：2003.1.21墨西哥發(fā)生7.6級(jí)地震，墨西哥大打面積強(qiáng)烈震動(dòng)。2700座建筑倒塌，13000座建筑嚴(yán)重破壞，安裝了98個(gè)粘滯阻尼器的墨西哥市長大樓安然無恙。

積水潭醫(yī)院粘滯型阻尼器抗震加固工程。液壓質(zhì)量控制裝置—由液壓缸、活塞、管路和質(zhì)量塊構(gòu)成，當(dāng)結(jié)構(gòu)由地面運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，油缸的活塞推動(dòng)管路中的液體，使液體和質(zhì)量隨之振動(dòng)。結(jié)構(gòu)的一部分振動(dòng)能量傳遞給了該系統(tǒng)。2.耗能減震原理結(jié)構(gòu)任意時(shí)刻的能量方程為：地震過程中輸入給結(jié)構(gòu)的能量結(jié)構(gòu)主體自身的耗能附加耗能構(gòu)件的耗能能量觀點(diǎn)：一定↑

↓

結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的降低動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)：耗能裝置的作用，相當(dāng)于結(jié)構(gòu)的阻尼↑，必使結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)↓在風(fēng)、小震作用下結(jié)構(gòu)中的耗能裝置應(yīng)具有較大的剛度，消耗地震能量，保證結(jié)構(gòu)的使用性能。在強(qiáng)震作用下，耗能裝置率先進(jìn)入非彈性狀態(tài)，大量消耗地震能量，減輕結(jié)構(gòu)震動(dòng)。有試驗(yàn)表明，耗能裝置可做到消耗地震總輸入能量的90%以上。9.3吸振減震1.吸振減震原理在建筑結(jié)構(gòu)上做一附加子結(jié)構(gòu)，地震作用時(shí)，地震能量轉(zhuǎn)移至附加子，主體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)大大緩解。附加子系統(tǒng)TMD運(yùn)動(dòng)平衡方程：--主體結(jié)構(gòu)質(zhì)量--阻尼系數(shù)--剛度--附加子結(jié)構(gòu)質(zhì)量、阻尼系數(shù)、剛度地震動(dòng)含有多種頻率分量，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)也必然是有阻尼系統(tǒng)子結(jié)構(gòu)頻率接近或等于主結(jié)構(gòu)頻率時(shí)主結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)總是可以得到一定程度的降低R是主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制頻率參數(shù)當(dāng)R<1時(shí)，表示具有減震效果.大量理論分析結(jié)果表明：主結(jié)構(gòu)的阻尼比越小，吸振裝置的減震作用越大；質(zhì)量比增加，減震作用增大。調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）調(diào)頻質(zhì)量阻尼器是包括質(zhì)量系和彈簧、阻尼系的小型振動(dòng)系統(tǒng)通過彈簧連接于主體結(jié)構(gòu)，可安裝在高聳結(jié)構(gòu)或高層建筑的頂部。

調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(TunedMassDamper，簡稱TMD)是目前高層建筑與高聳結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中應(yīng)用最早的結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制裝置之一。該系統(tǒng)是一個(gè)由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動(dòng)系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制的機(jī)理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵(lì)作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)TMD系統(tǒng)一起振動(dòng)，TMD系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個(gè)慣性力，使其對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的目的。經(jīng)過學(xué)者們大量的研究，結(jié)果表明，調(diào)諧TMD系統(tǒng)的自振頻率與結(jié)構(gòu)某一振型自振頻率一致時(shí)，TMD系統(tǒng)對(duì)此振型的振動(dòng)反應(yīng)控制效果最佳。

該系統(tǒng)是一個(gè)由彈簧、阻尼器和質(zhì)量塊組成的振動(dòng)系統(tǒng)，一般支撐或懸掛在結(jié)構(gòu)上。TMD系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制的機(jī)理是：當(dāng)結(jié)構(gòu)在外激勵(lì)作用下產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)TMD系統(tǒng)一起振動(dòng)，TMD系統(tǒng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性力反作用到結(jié)構(gòu)上，調(diào)諧這個(gè)慣性力，使其對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)產(chǎn)生控制作用，從而達(dá)到減小結(jié)構(gòu)振動(dòng)反應(yīng)的目的。當(dāng)調(diào)諧TMD系統(tǒng)的自振頻率與結(jié)構(gòu)某一振型自振頻率一致時(shí)，TMD系統(tǒng)對(duì)此振型的振動(dòng)反應(yīng)控制效果最佳。

例如，1976年建成的美國波士頓60層的JohnHancock大樓，在58層上安裝了兩個(gè)重300噸的TMD裝置。每個(gè)裝置由長、寬各為5.1m、高0.9m的鋼板箱中灌滿鉛組成，箱子可在90m長的鋼板上滑動(dòng)。TMD的彈性恢復(fù)力由彈簧提供，阻尼由粘滯阻尼缸提供。近年來的研究表明，TMD比較適合于阻尼比較小的鋼結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu)的風(fēng)振控制，對(duì)于阻尼比較大的混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制尤其是地震反應(yīng)控制，效果往往不大明顯。芝加哥凱悅酒店大樓共67層，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

大樓結(jié)構(gòu)相對(duì)較柔，為減少大樓側(cè)向加速度與滿足大樓振動(dòng)及舒適度要求，設(shè)計(jì)及裝設(shè)調(diào)質(zhì)阻尼器（TMD）系統(tǒng)於大樓頂部。其自振頻率設(shè)計(jì)成與主體結(jié)構(gòu)的主要自振頻率接近，附加體系的振動(dòng)反應(yīng)會(huì)非常強(qiáng)烈，對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)抵消外