Practical Seismic Analysis Method for High‑rise Structures with Tuned Liquid Dampers

ZOU Wanjie; LIANG Minrong; LI Chuangdi; GE Xinguang; JING Chenggui

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20241001002

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Practical Seismic Analysis Method for High‑rise Structures with Tuned Liquid Dampers

更新时间：2025-05-07

- Practical Seismic Analysis Method for High‑rise Structures with Tuned Liquid Dampers
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 45, Issue 2, Pages: 282-294(2025)
- 作者机构：
  
  1.广西科技大学土木建筑工程学院，广西柳州 545006
  2.柳州工学院土木建筑工程学院，广西柳州 545616
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20241001002
  CLC： TU311.3
- Received：01 October 2024，
  
  Revised：2024-12-25，
  
  Published：28 April 2025
- 稿件说明：
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邹万杰,梁敏容,李创第等.调谐液体阻尼器‑高层结构的实用抗震分析方法[J].防灾减灾工程学报,2025,45(02):282-294.

ZOU Wanjie,LIANG Minrong,LI Chuangdi,et al.Practical Seismic Analysis Method for High‑rise Structures with Tuned Liquid Dampers[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(02):282-294.
邹万杰,梁敏容,李创第等.调谐液体阻尼器‑高层结构的实用抗震分析方法[J].防灾减灾工程学报,2025,45(02):282-294. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20241001002.

ZOU Wanjie,LIANG Minrong,LI Chuangdi,et al.Practical Seismic Analysis Method for High‑rise Structures with Tuned Liquid Dampers[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2025,45(02):282-294. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20241001002.

摘要

针对设置调谐液体阻尼器（TLD）的高层结构在随机地震动激励下的响应求解方法复杂的问题，基于有限元动力分析技术和功率谱的二次式分解法，研究了顶层设置TLD的高层建筑结构在胡聿贤地震激励谱下动力响应谱矩的简明封闭解法。首先，根据TLD线性力学模型，建立TLD‑高层建筑结构耦合地震动方程，再利用有限元分析技术获得高层建筑结构动力特性，重构以实模态表示的TLD‑高层建筑结构等效动力学方程，解决了复杂受控结构动力特性不易获取的问题。其次，基于复模态法和二次式分解法推导了高层建筑结构的结构绝对位移、层间位移、方差和0~2阶谱矩的简明封闭解。最后，以一实际结构作为算例分析，通过本文方法所得楼层和节点谱矩与虚拟激励法计算结果对比，验证了所得响应谱矩的正确性；并探讨了结构振型数和TLD参数对减震性能的影响。结果表明：结构前三阶振型能保证响应结果的精度，且适当增大TLD长度、高度和选取合适阻尼比可有效提高高层结构的抗震性能。

Abstract

To address the complexity in solving responses of high-rise structures with Tuned Liquid Dampers (TLDs) under random seismic excitations

using the finite element dynamic analysis and the quadratic decomposition method of the power spectrum

this study developed a simplified closed-form solution method for the spectral moments of the dynamic responses in high-rise structures with TLDs installed on the top floors under Hu Yuxian seismic excitation spectrum. Firstly

based on the linear mechanical model of TLD

the coupled seismic equations for the TLD-high-rise building structure were established. Then

finite element analysis technology was used to obtain the dynamic characteristics of the high-rise building structure. The equivalent dynamic equations for TLD-high-rise building structures expressed in real modes were reconstructed

resolving difficulties in acquiring the dynamic characteristics of complex controlled structures. Secondly

the simplified closed-form solutions for absolute structural displacements

inter-floor displacements

variance

and 0-2 order spectral moments of high-rise building structures were derived using the complex modal method and quadratic decomposition method. Finally

a real structure was used as a case study. The comparison between the floor and node spectral moments obtained by the proposed method and the results calculated by the virtual excitation method verified the correctness of the derived response spectral moments

and the effects of the number of structural vibration modes and the TLD parameters on vibration reduction performance were explored. The results showed that the first three orders of structural vibration modes could ensure the accuracy of the response results

and the seismic performance of high-rise structures could be effectively improved by appropriately increasing the length and height of the TLD and selecting a suitable damping ratio.

关键词

Keywords

references

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