《TMD型防屈曲支撐性能及減震基礎理論實驗研究》是依託北京工業大學，由高向宇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TMD型防屈曲支撐性能及減震基礎理論實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：高向宇
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對大型及重要建築抗震防災、功能性態及終身造價的需求，提出研製具有調諧質量阻尼減振和金屬屈服消能減震功能的新型屈曲約束支撐（簡稱TMD-BRB）及相關技術。包括構造研究及參數最佳化，材料疲勞研究，構件調頻減震及消能減震效果研究，明確新型阻尼器最優工法、減震性能以及相關力學模型。該阻尼器既能在設防和罕遇烈度下消能減震，又能在多遇烈度和風振下調頻減震，彌補了現有金屬屈服型阻尼器的明顯不足，例如國內外都存在的普通BRB長期閒置，除剛度外難以發揮其它有利作用；對某些高柔結構或大跨結構普通BRB難以單獨發揮作用。同時實現多項技術集約化，對提高土木結構承受多次多水準地震打擊能力和結構性態，保護主體和非結構構件，保障建築物應急功能，簡化構件製作安裝及設計程式等均有實際意義。成果對各種主流建築和部分橋樑的新建及加固也都適用。是一項符合科學發展，具有科技創新實用性的綠色環保新技術。
結題摘要
針對大型及重要建築，特別是高、柔結構抗風抗震，提高舒適性、功能性和抗震性能，提出了具有調頻質量減振和消能減震功效於一體的複合型消能減震裝置TMD-BRB，對該裝置及設定該類裝置的框架結構分別進行了TMD減振和BRB減震功能的試驗研究。主要包括TMD-BRB裝置構造及性能研究、鋼支撐-框架及BRB-框架動力性能對比研究、設定TMD-BRB裝置的框架結構消能減震性能試驗研究、設定TMD-BRB裝置的框架結構振動台試驗研究等。 研究成果有三方面創新和突破：一是發明具有TMD和BRB雙重功效的複合型消能減震（振）裝置，經測試可為高層建築同時解決風振和地震設防問題提供一項高效的硬體技術。二是發現設定普通鋼支撐的框（排）架結構存在非彈性扭轉現象，該現象具有突增性和幾何空間畸變性，是強震下結構發生落架、倒塌的一個重要原因，研究確定了影響範圍，提出了對策建議。三是提出了設定TMD-BRB裝置的框架結構減震（振）設計理論，包括TMD參數設計方法，附加阻尼比的計算方法，基於性態的TMD-BRB初始參數設計方法及參數最佳化方法，以及非線性建模及分析方法。 TMD-BRB抗風啟動早，可在層側移角1/1000以內向主體結構提供減振慣性力，比單獨使用BRB（層側移角大於1/550）拓寬了範圍，比分別設定TMD和BRB節省了空間；TMD-BRB的消能減震功能、低周疲勞性能和防拉斷性能與普通BRB持平。TMD功能開啟時，設定該裝置的框架結構可獲得好於BRB消能減震的效果，試驗表明罕遇地震下最大層側移角可控制在1/300以內，TMD振子振幅可準確控制在設計範圍內（試驗模型TMD最大振幅為26mm，表明可控制在最大層間位移的10倍以內），證明了其具有很高的設計可行性。比同時使用TMD和BRB的建築可望節省室內面積10%，比同時使用粘滯阻尼器和BRB可望節省造價15%。課題組參與的採用BRB的實際工程，經設計實踐檢驗，地震底部剪力減小5-36%，等效阻尼比增加5100%，結構總造價可減小1.1-6.1%，具有明顯的技術經濟效益。 本項研究為設定TMD-BRB裝置的結構減震（振）提供了計算理論和關鍵技術，為系統形成實用完善的抗風抗震設計方法奠定了科學基礎。
