地震作用下高層建筑多重調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制優(yōu)化設計

用主動調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制建筑物的地震反應

根據(jù)導出的設置調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（ｔｍｄ）高層建筑動力放大系數(shù)計算公式，利用數(shù)值迭代法給出了ｔｍｄ最優(yōu)參數(shù)設計表格，同時分析了ｔｍｄ最優(yōu)設計參數(shù)對振型參與系數(shù)的敏感性．給出了地震作用下高層建筑ｔｍｄ控制優(yōu)化設計方法．最后給出了仿真分析，以說明本設計方法的應用及ｔｍｄ對地震反應控制的有效性

本文基于ｔｕｎｅｄｍａｓｓｄａｍｐｅｒ的原理，通過振動臺模型試驗，進行了懸浮頂層減震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的研究。

根據(jù)考慮上部結(jié)構(gòu)荷載相關(guān)性的近似頻域方法,詳細分析了各類參數(shù)(如上部結(jié)構(gòu)剛度、結(jié)構(gòu)阻尼、土體剛度、土體阻尼等)對土-結(jié)構(gòu)相互作用效應的影響.此外,探究了在風荷載和地震作用下,土-結(jié)構(gòu)作用效應對上部結(jié)構(gòu)響應影響的異同.數(shù)值算例給出了帶有群樁基礎的實際高層結(jié)構(gòu)的風、地震作用下的土-結(jié)構(gòu)作用響應的比較.比較結(jié)果說明,風、地震作用下高層建筑土-結(jié)構(gòu)作用效應對上部結(jié)構(gòu)響應的影響規(guī)律可能是不一致的,而這主要與風、地震作用于土體結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的位置以及風、地震作用的卓越頻率有關(guān).

將摩擦阻尼應用到高層建筑的風振控制,采用結(jié)構(gòu)風振的時域分析方法對高層結(jié)構(gòu)的風振進行了研究,通過實例分析可以看出,摩擦阻尼器應用于高層結(jié)構(gòu)的風振控制效果是非常明顯,可以使高層建筑頂層的振動最大位移降低了71.57%,振動最大加速度降低了73.95%。

飛云江五橋主橋采用h形截面吊桿,其吊桿空氣動力學性能較差,容易引起風致振動。為避免風致振動導致吊桿疲勞破壞,影響結(jié)構(gòu)及運營安全,為其設計并安裝了新型擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（ptmd）,采用電渦流耗能提供阻尼力。阻尼器參數(shù)設計時,采用目標函數(shù)以吊桿抑振效果為主,同時兼顧阻尼器位移響應的優(yōu)化算法,避免阻尼器構(gòu)件疲勞損壞,影響長期減振效果。測試結(jié)果表明,該新型ptmd用于抑制吊桿的風致振動效果明顯,同時能夠為吊桿提供長期有效的減振保障。

飛云江五橋主橋采用h形截面吊桿,其吊桿空氣動力學性能較差,容易引起風致振動。為避免風致振動導致吊桿疲勞破壞,影響結(jié)構(gòu)及運營安全,為其設計并安裝了新型擺式調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（ptmd）,采用電渦流耗能提供阻尼力。阻尼器參數(shù)設計時,采用目標函數(shù)以吊桿抑振效果為主,同時兼顧阻尼器位移響應的優(yōu)化算法,避免阻尼器構(gòu)件疲勞損壞,影響長期減振效果。測試結(jié)果表明,該新型ptmd用于抑制吊桿的風致振動效果明顯,同時能夠為吊桿提供長期有效的減振保障。

從改變結(jié)構(gòu)剛度和阻尼能改變結(jié)構(gòu)動力特性的概念出發(fā)，提出了變結(jié)構(gòu)控制方法，并采用復模態(tài)分析理論對變結(jié)構(gòu)控制狀態(tài)及其減震效果進行了優(yōu)化分析．

目的解決高層建筑結(jié)構(gòu)風振控制中mr阻尼器的優(yōu)化布置問題.方法首先建立風荷載作用下受控結(jié)構(gòu)的力學模型和運動方程,然后根據(jù)其特點建立基于遺傳算法的風荷載作用下結(jié)構(gòu)體系的mr阻尼器優(yōu)化布置分析模型,并引入加權(quán)函數(shù)考慮結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性,得到不同標準下的阻尼器優(yōu)化方案.結(jié)果結(jié)合某12層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的算例,考慮3種不同決策情況:安全性和經(jīng)濟性同等重視、側(cè)重于安全性和側(cè)重于經(jīng)濟性,分別給出建議的最優(yōu)布置方案.結(jié)論應用遺傳算法進行高層建筑中mr阻尼器的優(yōu)化布置,可以得到經(jīng)濟而有效的結(jié)構(gòu)控制設計方案.

本文研究了高層建筑利用調(diào)諧波阻尼器(tld)減小地震反應的方法,建立了具有不同tld設置方式的高層建筑體系的力學模型和運動方程,首次提出了利用tld減小高層建筑多個振型的方法,最后通過數(shù)值算例,驗證了本文方法的有效性。

本文研究了高層建筑利用調(diào)諧波阻尼器(tld)減小地震反應的方法,建立了具有不同tld設置方式的高層建筑體系的力學模型和運動方程,首次提出了利用tld減小高層建筑多個振型的方法,最后通過數(shù)值算例,驗證了本文方法的有效性。

● f 第15謄第2期重慶交通學院學器1998年b月 v{】1．15n。．2journalofchongqingjiaotonglnstitutejunej998 眾值烈度地震作用下多高層 建筑的分析方法 f 崮塑薹塾李英民 (重慶建筑大學630045) 7，f 摘要 本文u多高屠建筑為研究對象，分別應用反應譜振型舟解法和時程舟析法，分析了剪切型、剪 彎型和彎曲型結(jié)構(gòu)在不同地震烈度及不同場地條件下柏地震基底內(nèi)力及地震內(nèi)力沿結(jié){匈高度的分 布．分析比較各種不同分析方法所得結(jié)果柏基礎上，文中推薦逮三類結(jié)構(gòu)擾震丹析的簡化計算方 法—底部內(nèi)力法及地震內(nèi)力沿結(jié)構(gòu)高度分布柏最太值包絡曲線及公式． 關(guān)：’警監(jiān)’七暖曲力 o引言 地震動是人類面臨的最嚴重的自然災茁之一，結(jié)構(gòu)抗震分析一直是

眾值烈度地震作用下多高層建筑的分析方法

大底盤雙塔樓結(jié)構(gòu)是一種復雜結(jié)構(gòu)體系,其抗震設計分析方法與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系有較大的不同。本文借用結(jié)構(gòu)分析專用軟件etabs對一工程算例——武漢圣淘沙大廈進行地震作用下的動力響應分析,探討了雙塔樓高層建筑結(jié)構(gòu)動力分析中有關(guān)動力特性、振型的選擇、地震波的合理選取及抗震驗算、有限元模型建立過程中的幾個關(guān)鍵問題。對進一步了解此類結(jié)構(gòu)的性能、驗證結(jié)構(gòu)抗震能力、完善抗震設計理論具有重要的理論意義和工程實踐指導作用。

眾值烈度地震作用下多高層建筑的分析方法

根據(jù)地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)的變形特點，提出了計算剪力墻構(gòu)件最大受力層間位移的計算公式，并結(jié)合工程實例進行了分析．建議對墻、柱的最大受力層間位移角限值宜區(qū)別對待

為尋找一種更有效的地震引起的高層建筑損傷識別方法,在前人研究的基礎上,根據(jù)地震作用下高層建筑結(jié)構(gòu)自振頻率的變化規(guī)律,提出了一種新的損傷模型.該損傷模型考慮了高階振型、振型參與系數(shù)、結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)自振頻率測試方法等影響因素.利用所提出的損傷模型對2個高層混凝土結(jié)構(gòu)模型模擬地震振動臺試驗數(shù)據(jù)進行了分析,結(jié)果表明,該損傷模型與試驗現(xiàn)象基本吻合.

本文除了對理論進行了相關(guān)的介紹,也結(jié)合了具體工程的實際進行了分析。在項目中主要是對剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的抗側(cè)剛度進行了分析,以項目的建筑為研究對象,同時利用了兩種有限元結(jié)構(gòu)分析軟件yjk和satwe,通過這些軟件達到剪力墻位置的布置與計算的目的。文中分析了剪力墻墻肢長度、混凝土強度等級、抗震設防烈度等多個因素,然后分析了建筑結(jié)構(gòu)的最大層間位移角、自振周期、地震剪力、剪重比和剛重比等特征,整理出了上述特征對剪力墻抗側(cè)剛度的影響。同時建立了十二組模型,分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的有效性。

采用粘滯阻尼器對風荷載作用下的結(jié)構(gòu)振動進行了減振控制設計。采用有限元軟件對該減振結(jié)構(gòu)進行脈動風時程荷載作用下的時程分析,計算表明在設置非線性粘滯阻尼器后,該建筑結(jié)構(gòu)的風振加速度降低,頂層舒適度得到了改善,在風壓為0.50kn/m2和0.413kn/m2工況下頂層加速度峰值減小幅度分別為53.90%和82.97%。風荷載作用下粘滯阻尼器滯回曲線飽滿,具有顯著的耗能能力。

本文以坑層建筑地震反應進行了最優(yōu)多重ｔｌｄ（ｍｔｌｄ）ｓ控制研究。文中闡述了ｔｌｄ系統(tǒng)的工作原理筆ｍｔｌｄｓ系統(tǒng)的參數(shù)；建立了多層結(jié)構(gòu)－ｔｍｌｄｓ系統(tǒng)耦聯(lián)體系的運動方程；分析了ｍｔｌｄｓ系統(tǒng)的參數(shù)對在諧波作用下多層結(jié)構(gòu)動力反應的影響以及各參數(shù)之間的關(guān)系。

風振控制是高層建筑結(jié)構(gòu)抗風設計的一項重要內(nèi)容。本文對磁流變阻尼器半主動控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計,首先對基于現(xiàn)代控制理論的半主動控制算法進行了討論,通過模擬分析,比較了分別基于經(jīng)典線性最優(yōu)控制算法和瞬時最優(yōu)控制算法下控制系統(tǒng)的控制效果;其次對控制律的選取進行了研究,通過算例分析,對分別采用“開-關(guān)”型控制律和改進型控制律時,系統(tǒng)的控制效果進行了比較分析。通過選擇合適的控制算法和控制律,使控制系統(tǒng)達到優(yōu)化。

針對地震作用下高層建筑振動神經(jīng)網(wǎng)絡控制問題,將神經(jīng)網(wǎng)絡理論與分散控制理論相結(jié)合,提出分散神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制方案,并應用于高層結(jié)構(gòu)地震反應振動控制中。利用多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡建立結(jié)構(gòu)模型,預測結(jié)構(gòu)的振動響應?；趎arma-l2的神經(jīng)自校正控制系統(tǒng)設計bp神經(jīng)網(wǎng)絡控制器,研究分散神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制效果,并與神經(jīng)網(wǎng)絡集中控制進行比較。對某20層benchmark結(jié)構(gòu)模型進行數(shù)值模擬分析,結(jié)果表明,本文提出的分散神經(jīng)網(wǎng)絡振動控制方法簡化了神經(jīng)網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu),可有效控制結(jié)構(gòu)振動和消除時滯；同時,相對于集中控制的單一失效,本文方法的可靠性更強且可以保證振動控制系統(tǒng)的實時響應。