(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210954422.7 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 华南理工大 学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 申请人 中国建筑第二工程局有限公司 　 广东都市 建筑规划设计有限公司 (72)发明人 周子杰　谢壮宁　张乐乐　吴卓锋　 贾磊鹏　白玉晶　石碧青　 (74)专利代理 机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 4 4245 专利代理师 杜柱东 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/23(2020.01)E04B 1/98(2006.01) E04H 9/02(2006.01) (54)发明名称 一种结构风振控制的MTLD系统频率设计方 法 (57)摘要 本发明公开了一种结构风振控制的MTLD系 统频率设计方法， 包 括： S1、 设计T LD的个数、 尺寸 和内置阻尼构件参数； S2、 构建单自由度结构与 MTLD等效力学模型的耦合振动系统， 获取结构加 速度动力放大系数； S3、 根据结构频率的变化范 围， 基于结构加速度动力放大系数的最大值建立 MTLD控制 效果的性能指标Rz； S4、 通过数值寻优 方法计算Rz最小值并将对应的各个TLD频率作 为 最优频率分布； S5、 建立多自由度结构和MTLD的 耦合系统， 在考虑结构频率变化的情况下计算结 构风致加速度响应的减振效果。 本发 明根据耦合 振动系统的结构加速度动力放大系数建立了 MTLD控制效果的性能指标并通过数值寻优方法 得到MTLD的最优频率分布。 权利要求书4页 说明书10页 附图4页 CN 115130225 A 2022.09.30 CN 115130225 A 1.一种结构风振 控制的MTLD系统频率设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 根据超高层建筑的动力特性和楼层的空间形状， 设计TLD的个数、 尺寸和内置阻尼 构件参数； S2、 构建单自由度结构与MTLD等效力学模型的耦合振动系 统， 获取结构加速度动力放 大系数； S3、 根据结构频率的变化范围， 基于结构加速度动力放大系数的最大值建立MTLD控制 效果的性能指标Rz； S4、 通过数值寻优方法计算Rz的最小值， 并将对应的各个TLD频率作为MTLD的最优频率 分布； S5、 建立多自由度结构和MTLD的耦合系 统， 在考虑结构频率变化的情况下计算结构风 致加速度响应的减 振效果。 2.根据权利要求1所述的一种结构风振控制的MTLD系统频率设计方法， 其特征在于， 步 骤S1具体为： 根据超高层建筑的动力特性和TLD的安装楼层位置， 在满足空间限制的条件下设计确 定TLD的个数、 尺寸和内置阻尼构件参数， 采用多个TLD组成MTLD系统。 3.根据权利要求1所述的一种结构风振控制的MTLD系统频率设计方法， 其特征在于， 步 骤S2包括： S21、 建立耦合振动系统的运动方程； S22、 计算耦合振动系统的频率响应函数； S23、 获取 结构加速度动力放大系数。 4.根据权利要求3所述的一种结构风振控制的MTLD系统频率设计方法， 其特征在于， 步 骤S2具体为： 将超高层建筑建筑简化 为单自由度结构； 对MTLD系统， 只考虑基阶模态响应， 将每个TLD简化为等效力学模型， 由此构建单自由 度结构与MTLD等效力学模型的耦合振动系统， 从而 得到耦合振动系统受到风荷载作用的运 动方程， 具体公式为： 其中， xs、 分别为单自由度结构的位移、 速度和加速度， xn、 分别为第n个 TLD的等效位移、 等效速度和等效加速度， ζs为结构基阶模态阻尼比， ωs为结构基阶模态频 率， NT为TLD个数， ζn为第n个TLD的基阶模态阻尼比， ωn为第n个TLD的基阶模态频率， fw为广 义风荷载， ms为结构基阶模态质量， μn为质量比， 表示第n个TLD质量与ms的比值； αn为第n个 TLD的质量 参与系数， 具体表示 为： 其中， Ln和hn分别为第n个TLD的长度和储水高度；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115130225 A 2ωn由TLD的长度和储水高度确定， 具体公式为： 其中， g为重力加速度； 令公式(1)中的荷载项fw/ms等于eiωt， 则耦合振动系统的位移频率响应函数表示 为： 其中， Hs和Hn分别是结构和第n个TLD的位移频率响应函数； 结构的加速度动力放大系数Rs与Hs的关系表示 为： Rs＝|ω2Hs|    (6) 将公式(5)和公式(6)代入公式(1)和公式(2)进行求 解， 得到Rs， 具体公式为： 其中， A和B分别表示分母的实部和虚部， λ表示ω /ωs， rn表示ωn/ωs。 5.根据权利要求4所述的一种结构风振控制的MTLD系统频率设计方法， 其特征在于， 步 骤S3具体为： 假设结构频率变动范围是ωs1至ωs2， 则将ωs、 ωs1和ωs2分别代入公式(7)， 得到三种 结构频率下的加速度动力放大系数Rs的变化曲线； 通过Rs曲线的最大值之和Rz来表示MTLD系统控制效果的性能指标， Rz越小控制效果越 好， Rz表示为： Rz＝max(Rs(ωs))+max(Rs(ωs1))+max(Rs(ωs2))    (10)。 6.根据权利要求1所述的一种结构风振控制的MTLD系统频率设计方法， 其特征在于， 步 骤S4具体包括： S41、 以各个TLD的储水高度作为 微粒并进行初始化； S42、 计算初始种群的微粒适应度得到初始的个 体最优和全局最优； S43、 对微粒进行自然选择和杂交； S44、 更新微粒的速度和位置； S45、 重新计算当前种群的微粒适应度， 并更新个 体最优和全局最优； S46、 判断全局最优适应度是否已经保持不变， 如果不是， 则返回步骤S43进行循环； 如 果是， 则得到各个TLD的最优 储水高度， 从而计算 最优频率分布。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115130225 A 3