[发明专利]一种连体塔楼和多个调谐液体阻尼器的风致振动实现方法

权利要求书

1.一种连体塔楼和多个调谐液体阻尼器的风致振动实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进行大气边界层流场模拟，通过风洞试验获取连体塔楼的风荷载时程；

S2、由连体塔楼的集中质量模型组装质量矩阵和刚度矩阵，并以此建立连体塔楼的运动方程；

S3、根据连体塔楼的动力特性计算每个TLD达到最优控制效果时的频率和阻尼比，然后针对塔楼平面构造设计TLD的尺寸和储水高度；具体为：

根据连体塔楼的基阶固有频率f_s和第k个TLD的质量比μ_k，计算每个TLD达到最优控制效果时的晃动频率f_k和阻尼比ζ_k，具体公式为：

TLD采用矩形水箱的形式，考察TLD安装楼层的平面构造，在空间允许情况下设计第k个TLD长度为L_k，然后由基阶频率理论公式计算得到TLD的储水高度h_k，具体公式为：

其中，g为重力加速度；

储水高度h_k需满足TLD所在楼层的层高限制；

通过连体塔楼的模态质量m_s计算第k个TLD的宽度W_k，具体公式为：

其中，ρ表示水的密度，β_k表示第k个TLD的质量参与系数；

S4、通过对比TLD数值模型的阻尼比和最优阻尼比的差别，确定内部阻尼构件的方案；具体为：

在TLD内部设置阻尼构件来增大阻尼比，提高TLD减振控制能力；

通过改变阻尼构件的数量、尺寸以及安装方位得到不同的阻尼比；

根据步骤S3得到TLD的尺寸和最优阻尼比情况，对每个TLD内部阻尼构件的配置进行设计，然后建立相应的数值模型，并计算其在有限带宽白噪声激励下的液面晃动响应；

通过引入流体体积分数α来表示模型单元内液体的成分，从而实时监测TLD液面的变化，具体公式为：

其中，u为流体速度矢量，当α＝0.5时表示自由液面；

采用贝叶斯谱密度法或曲线拟合法由第k个TLD的液面响应获取其基阶阻尼比大小，具体公式为：

S_k(f)＝|h_k(f)|S₀    (10)

其中，S_k(f)为第k个TLD的基阶响应功率谱密度，h_k(f)为第k个TLD的频率响应函数，S₀为白噪声激励的功率谱密度值；

S5、在确定每个TLD的设计方案后，建立多个TLD同步振动的数值模型；

S6、根据多个TLD在连体塔楼的楼层位置，建立连体塔楼在TLD控制下的耦合运动方程；

S7、根据耦合运动方程计算不同重现期风荷载作用下，连体塔楼与多个TLD系统的风致振动响应。

2.根据权利要求1所述的一种连体塔楼和多个调谐液体阻尼器的风致振动实现方法，其特征在于，步骤S1具体为：

基于连体塔楼周围的地貌环境判断地面粗糙度类型，根据建筑风洞试验相关标准进行大气边界层流场模拟；

由塔楼高度确定合适的几何缩尺比λ_L并根据结构外形制作刚性试验缩尺模型；

假定将连体塔楼的各楼层简化为集中质量模型，则通过风洞试验获得各质点处的合力，然后根据相似理论转化为原型的风荷载，具体公式为：

其中，λ_F表示气动力缩尺比，λ_L表示几何缩尺比，λ_V风速比。