Acceleration‐based effective damping ratio of tuned mass damper under seismic excitations

调谐质量阻尼器 阻尼比 加速度 质量比 结构工程 峰值地面加速度 加速时间 参数统计 阻尼器 光谱加速度 工程类 物理 数学 地震动 声学 振动 经典力学 航空学 统计
作者
Huacan He,Ping Tan,Linfei Hao
出处
期刊:Structural Design of Tall and Special Buildings [Wiley]
卷期号:31 (4) 被引量:3
标识
DOI:10.1002/tal.1910
摘要

Summary To investigate the effectiveness of a tuned mass damper (TMD) in controlling acceleration responses of a primary structure under seismic excitations, this paper proposes a practical method for the calculation of the acceleration‐based effective damping ratio of TMD. Seismic ground motions were simulated by using the Kanai–Tajimi model, and the effect of site conditions on the TMD effective damping ratio was considered. The site filtering effect was expressed in a transfer function form, and the absolute acceleration dynamic amplification factor of a structure to bedrock was derived. In this study, the effectiveness of TMD was considered as the effective damping ratio added to each mode of the primary structure, and an analytical expression for the TMD effective damping ratio was therefore established. Results of the parametric analysis show that when the TMD mass ratio is less than 0.1, an increase in the TMD mass can enhance its effective damping ratio, as well as its acceleration response control performance. However, an increase in the structural damping ratio weakens the TMD control performance. Moreover, the TMD effective damping ratio significantly depends on site conditions, that is, the TMD may have a side effect in controlling acceleration responses in a certain frequency range. Numerical simulation of a 10‐story shear frame structure exposed to soil‐ and rock‐site earthquakes demonstrated that when it comes to the root mean square values of the structural absolute accelerations the error of the proposed method did not exceed 0.88%, indicating that it can precisely evaluate the effectiveness of the TMD.

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