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1.被動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)

被動(dòng)調(diào)諧技術(shù)主要包括被動(dòng)調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（TMD）、調(diào)頻液體阻尼器（TLD）、液壓質(zhì)量振動(dòng)控制系統(tǒng)(HMS)和懸吊質(zhì)量子系統(tǒng)等。這類(lèi)技術(shù)的共同點(diǎn)都是使地震輸入結(jié)構(gòu)的能量部分轉(zhuǎn)移到附加的子系統(tǒng)上，從而達(dá)到減小主體結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)的目的。

2．被動(dòng)控制中典型裝置及其工程應(yīng)用

2.1耗能器控制（DissipatorsControl）

（1）鉛擠壓耗能器（LeadCompressionDissipator）

它是由外筒、可動(dòng)軸和鉛組成。由于鉛是一種結(jié)晶金屬，當(dāng)發(fā)生塑性變形時(shí)，其晶格被拉長(zhǎng)并錯(cuò)動(dòng)，此時(shí)一部分能量將轉(zhuǎn)化為熱量；另一部分能量為促進(jìn)再結(jié)晶而消耗，使金屬返回非變狀態(tài)。鉛擠壓阻尼器已被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)隔震中的阻尼器和多層建筑中的耗能器。新西蘭的幾座橋梁的隔震中應(yīng)用了鉛擠壓阻尼器；在日本，鉛擠壓阻尼器被用于一幢17層的鋼框架結(jié)構(gòu)中。

（2）摩擦耗能支撐（Friction-DampedBracedFrame）

摩擦耗能裝置是可滑動(dòng)而改變形狀的機(jī)構(gòu)。該裝置按正常使用荷載及小震作用下不發(fā)生滑動(dòng)設(shè)計(jì)；在強(qiáng)風(fēng)或強(qiáng)震作用下，其主要構(gòu)件尚未屈服時(shí)裝置滑移，以摩擦功耗能，并改變了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，達(dá)到減振目的。

2.2被動(dòng)調(diào)頻質(zhì)量阻尼器（PassiveTunedMassDamper，簡(jiǎn)稱(chēng)PTMD或TMD）

被動(dòng)TMD主要是增加質(zhì)量，降低結(jié)構(gòu)自振頻率，增大阻尼，降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)。它可以從根本上消除鞭梢效應(yīng)。對(duì)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)來(lái)說(shuō)，質(zhì)量阻尼器能有效地控制結(jié)構(gòu)高振型的影響，減小結(jié)構(gòu)基底剪力。對(duì)結(jié)構(gòu)風(fēng)振反應(yīng)來(lái)說(shuō)，質(zhì)量阻尼器能有效地減小結(jié)構(gòu)頂部的加速度反應(yīng)。調(diào)頻質(zhì)量阻尼器的具體應(yīng)用，已有不少實(shí)例，如1971年建于澳大利亞的悉尼電視塔，它的底座為多層鋼筋混凝土大樓，都安裝了調(diào)頻質(zhì)量阻尼器。此外，調(diào)頻質(zhì)量阻尼器在大跨結(jié)構(gòu)中也有不少應(yīng)用。

2.3調(diào)頻液體阻尼器（TunedLiquidDamper，簡(jiǎn)稱(chēng)TLD）

自70年代初有人提出用TMD來(lái)增加結(jié)構(gòu)的阻尼，吸收結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量以來(lái)，TMD（主動(dòng)或被動(dòng)）已被日本、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)用于實(shí)際工程中。然而TMD也存在一些問(wèn)題，如：對(duì)微小振動(dòng)靈敏度不高；維持它運(yùn)作的費(fèi)用較高等等。1987年Sato等人提出了一種新型的被動(dòng)控制裝置，調(diào)制液體阻尼器（簡(jiǎn)稱(chēng)TLD）。當(dāng)結(jié)構(gòu)在外界干擾時(shí)盛在容器中的液體產(chǎn)生晃動(dòng)并引起波浪。這種水和波浪對(duì)容器的動(dòng)壓力差就構(gòu)成了對(duì)建筑物的減振力。調(diào)頻液體阻尼器在日本有廣泛的應(yīng)用，最著名的是日本長(zhǎng)崎機(jī)場(chǎng)指揮塔和日本橫濱導(dǎo)航塔。

2.4斜掛彈簧質(zhì)量阻尼器（TunedSpringDamper，簡(jiǎn)稱(chēng)TSD）

高聳結(jié)構(gòu)，特別是鋼結(jié)構(gòu)電視塔這樣一種高柔結(jié)構(gòu)物，在脈動(dòng)風(fēng)作用下，動(dòng)力響應(yīng)非常顯著，如果不對(duì)它實(shí)施控制，基本上時(shí)無(wú)法正常使用的。一般研究和應(yīng)用得較多的控制裝置是TMD，可是TMD的質(zhì)量塊較重，占用空間較大，一般很難安裝在電視塔天線段上。根據(jù)TMD的控制原理，提出了調(diào)頻彈簧阻尼器（簡(jiǎn)稱(chēng)TSD），它是由TMD演化而來(lái)的，而與TMD又不完全相同。TSD具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）它能控制多方向的振動(dòng)。

（2）質(zhì)量塊較輕，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)本身的動(dòng)力特性。

（3）裝置簡(jiǎn)單，安裝方便，不需要附屬設(shè)備。

（4）占用空間小，可直接裝在天線段，從而控制點(diǎn)與結(jié)構(gòu)振型最大點(diǎn)重合，這是TMD所不能達(dá)到的。目前，關(guān)于TSD仍還有許多問(wèn)題尚待研究。

2.5其他被動(dòng)控制

例如用局部減振回轉(zhuǎn)儀來(lái)穩(wěn)定懸索橋的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。圖4若去掉控制器，僅在框架上安裝預(yù)應(yīng)力斜支承，稱(chēng)為被動(dòng)錨索控制。

3.動(dòng)控制的局限性結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制有一定的局限性。對(duì)于隔震技術(shù)：

（1）在類(lèi)場(chǎng)地土上采用隔震體系是不安全的，長(zhǎng)周期地震動(dòng)將給隔震建筑帶來(lái)不利影響；

（2）隔震技術(shù)只能應(yīng)用于高度較低、高寬比較大的結(jié)構(gòu)物；

（3）隔震不能進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)振控制。消能減振技術(shù)是將地震輸入結(jié)構(gòu)的能量引向特別設(shè)置的機(jī)構(gòu)或元件加以吸收和耗散，這比傳統(tǒng)的依靠主體結(jié)構(gòu)本身及其節(jié)點(diǎn)延性耗散地震能量相比顯然更加合理。但消能元件往往是主體結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分并不能完全避免主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性變形因而無(wú)法克服“延性結(jié)構(gòu)”設(shè)計(jì)的缺陷。

作者：羅敏單位：廣州城建開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)院有限公司