1、毕业论文 文客久久 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 阻尼器在建筑结构中的应用 学 院： 学生姓名： 专 业： 物理 学 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 文客久久 目 录 摘要 . 1 Abstract. 2 第一章 振动 . 4 1.1 振动的概念和应用范围 . 4 1.2 振动中的能量转换 . 4 1.2.1 简谐振动中的能量转换 . 4 1.2.1 阻尼振动中的能量转换 . 5 第二章 阻尼振动 . 6 2.1 阻尼振动方程的推导 . 6 2.2 三种不同状态的阻尼振动 . 7 2.2.1 欠阻尼状态 . 7 2.2.2 过阻尼状态 . 8 2.2.3 临界阻尼状态
2、. 8 2.3 建筑结构中的阻尼振动 . 9 第三章 建筑结构的稳定和结构的控制 . 10 3.1 建筑结构的抗震措施 . 10 3.2 高层建筑的发展史 . 12 3.3 结构振动的控制 . 12 3.3.1 结构振动控制的概念 . 12 3.3.2 传统的阻尼器的发展与应用 . 13 3.4 阻尼器的抗震原理 . 14 3.5 结构耗能减震原理 . 16 第四章 阻尼器与建筑结构 . 18 4.1 台北 101 大楼的阻尼器应用 . 18 4.1.1 台湾岛地理因素 . 18 4.1.2 台北 101 介绍 . 18 4.1.3 台北 101 涉及的阻尼器的分析 . 18 4.2 桥梁建筑
3、中阻尼器的应用 . 20 4.2.1 桥梁建筑抗震设计的现状 . 20 4.2.2 阻尼器在桥梁中的应用 . 20 结束语 . 22 参考文献 . 23 致谢 附录 毕业论文 文客久久 摘要 阻尼器在建筑结构中的应用 摘 要 在过去的几年中，地震跟台风在各地的频发，引起了很大程度的破坏，尤其是台风跟地震对建筑物造成了非常严重的毁坏。对于建筑物的抗震御风的能力得到了越来越多的关注。为了提高建筑物的防振能力，采取很 多措施，在这篇文章中我们主要会介绍到运用阻尼器来应对台风或者地震带来的振动。 本文绪论部分从描述振动跟振动时能量的转换来为下文做起铺垫。接着是讲述振动中的一种形式 阻尼振动，并介绍了
4、3 种不同状态下的阻尼运动。在论文的中间主要说明了建筑结构的稳定的重要，介绍了高层建筑的发展，建筑结构中的防震的各类控制方法和阻尼器的原理。在本文的最后，讲述了阻尼器在 2 种不同建筑结构下应用，一个是台北的 101 大楼，另外一个是 大桥建筑。 关键词 建筑；建筑结构；阻尼器的应用毕业论文 文客久久 Abstract THE APPLICATION OF DAMPER IN BUILDING STRUCTURE AbstractIn the past few years,earthquake and typhoon happen frequently, caused great damage
5、, especially on the building. so the stabilization of building in the earthquake and typhoon get more and more attention. In order to improve the anti vibration ability of the buildings, many measures have been In this article, it will introduce that how it damper decrease vibration of building in t
6、yphoon or earthquake. The paper first briefly introduces vibration with vibration energy conversion start matting for the following. hen it interpretation the damping vibration and its theory.In the middle of paper It mainly illustratesthe important of building structure stability, introduces the de
7、velopment of tall building, building structure in the earthquake ; the control method and the damper principle. At the end of this paper, It is the of the damper in 2 different architectural structure, one is the Taipei 101, another is the super large bridge. Key words vibration;building structure;a
8、pplication of damper 毕业论文 文客久久 引言 随着时代的发展，物理的应用得到的广泛的发展。力学普遍适用于越来越多的领域，比如生物领域、材料领域、地质领域等等。而今天我们说要涉及的是建筑结构领域力学的应用问题。近几年的天灾人祸，很多建筑物都在灾难中被毁坏，而有些建筑物毁坏程度却远远大于另外的建筑物。这就是不同建筑结构的防护措施的不同导致。在这篇文章中，我们将说到阻尼器在建筑结构中起到的作用。 为了在地震、大风等自然灾害中减小损失，上世纪 80 年期起，在美国的东西 2 个地震研究中心做了大量的研究 实验，发表很多关于阻尼器的相关论文。到了 90 年代，美国国家科学基金会和土
9、木工程学会等单位组织了 2 次比较大型的联合，由第三者做出了对比实验，并且给出了标胶具有权威性的报告，来证明阻尼器的效用。在上述的研究成果得到认同之后，有关的部门规范审查，肯定并且规定了相应的应用办法。 第一部分主要讲述振动。 第二部分讲述阻尼振动。 第三部分 建筑结构的稳定和结构控制。 第四部分将建筑结构中阻尼器的应用。 毕业论文 文客久久 第一章 振动 1.1 振动的概念和应用范围 我们将要学习的简谐振子，在很多领域有与之非常相识的对象。虽然我们从弹簧下 悬重物、小摆动的单摆或某种其他机械手段开始学习某种微分方程，而该方程一再出现于物理学和其他科学，且实际上如此众多现象中的要素以至对它作仔
10、细的研究是颇有价值的。 - 费曼 物体在平衡位置附近作往返的运动我们称之为振动，或机械振动。 一般来说振动的基础是一个系统在两个能量形式间的 能量转换 。 比较笼统的将琴弦、锣鼓、机械钟表的摆轮、发动机座、高耸的烟囱和固体晶格点阵中的分子和原子都在振动 。波是振动的传播方式，机械振动的传播即称之为机械波。掌握振动的普遍规律对于研究波动是一个必不可少的基础。 振动并不仅仅限制在机械运动范围。在交流电中，电流与电压围绕着一定数值产生往复的变化，这也能称之为是一种振动。更重要的是波动不限于机械振动的传播，例如我们所知的无线电波 x-射线以及光都是由电磁场的振动的传播。不管属于哪一种运动形式的振动或波
11、动，描写他们的数学形式是想同的。所以，振动和波动是一种很跨物理学不同领域的一个非常普遍的而重要的运动形式，研究振动和波动的意义远远超过了力学的范围，振动和波的基本原理是 声学、光学、电工学、无线电学、自动控制等科学技术部门的理论基础。这篇文章将更多的涉及到在建筑结构中的应用。 1.2 振动中的能量转换 1.2.1 简谐振动中的能量转换 弹簧振子或扭摆等系统中线性回复力为弹簧力（或力矩），它们是保守力（或力矩），所以简谐振动系统的总机械能守恒。 关于弹簧振子，应用质点动能公式 2k=mv /2E ，将 00/ s i n ( )xv d x d t A t 代入质点动能公式，得 2 2 2001
12、 s i n ( )2KE m A t 因 20=k/m 。所以有 毕业论文 文客久久 2201 s in ( )2KE kA t（ 2.1.1） 至于势能 2 /2pE kx ，将简谐振动运动学方程代入，得 2201 c o s ( )2pE kA t（ 2.1.2） 由公式（ 2.1.1）和（ 2.1.2）可见，弹簧振子的动能和势能按余弦或正弦的平方随时间的变化。下图表示，当初相位 =0 时么动能和势能随时间变化的曲线。 其中实线表示势能 虚线表示动能 很显然的，当动能 kE 达到最大的时候，势能 pE 就在最小的位置；相反的，当势能 pE 达到最大的位置时，动能 kE 就是最小的。由此可
13、见简谐振动的过程中就是动能 kE 和势能 pE 的相互转换。 将上 2 式相加得到简谐振动的总能量为 2 /2E kA 就是所谓的弹簧振子的总能量取决于精度系数和振幅。 1.2.1 阻尼振动中的能量转换 振动系统因为受到阻力的作用而开始做振幅减小的运动，我们称之为阻尼振动。 当我们假设振动中没有阻力的时候，就是简单的动能与势能之间的转换，也就是单纯的只有机械能的存在。而考虑到阻力的存在，我们就涉及到了阻尼振动。在外界没有能量补偿的时候 ，振动的振幅将不断的减小，直到最后振动停止。这时候，就不是简单的机械能见的转换，而是机械能和热能之间的转换。毕业论文 文客久久 第二章 阻尼振动 2.1 阻尼振
14、动方程的推导 假设在振动速度较小的时候，我们通常就认为摩擦阻力正比于质点的速率。为了能更加简单的分析问题，设质点在一条直线上面，在它的平衡位置附近做简单的反复运动。这时候，我们就定义这个质点的平衡位置为坐标原点，将坐标轴 Ox 跟质点运动的轨迹重合，这个时候我们就能得到： xx = - v = - tdyF d阻 （ 3.1.1） 为阻力系数，它与物体的形状以及周围的介质的性质有关，负号表示阻力与质点速度的方向相反。 左 图，表示阻尼振动的演示实验。我们可通过改变烧杯中液体的粘稠度或者改变沉没在液体中物体 A 的大小来调整阻力的大小。 设弹簧振子系统中质点受弹性力以及如（ 3.1.1）所示阻力
15、的作用，根据牛顿第二定律， 22xxm = -k x -ttdd以 m 遍除各项 22xk= - x -tmd y dxd m dt 并且令 20 km ， 2m 0 就是该振动系统固有的圆频率， 称为阻尼因素，和振动系统以及介质的性质有关。于是，方程可写为 毕业论文 文客久久 2 202 20d x d x xd t d t (3.1.3) 2.2 三种不同状态的阻尼振动 2.2.1欠阻尼状态 当阻力很小的时候，以至 0 ,根据微分方程定理可知 (3.1.3)方程的解为 2 2 2 200( ) ( )12 ttx c e c e 1c 和 2c 是由初始条件决定的常数。 上式表明，随着时间的推移，质点坐标单调的趋于零，质点运动不仅是非周期的，甚至不是往复的，这种运动状态我们称之为过阻尼状态。 下图可以表示为过阻尼状态，它的位移 时间曲线图 2.2.3临界 阻尼状态 如果阻力的影响介于两者之间，且 = 0 ，则 (3.1.3)方程的解为 12() tx c c t e 1c 和 2c 是由初始条件决定的常数 .
