風(fēng)激勵(lì)高層建筑基準(zhǔn)問(wèn)題的振動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，城市化進(jìn)程日益加劇。為了解決更多城市人口的居住問(wèn)題，高層、超高層建筑大量興起。眾所周知，地震和颶風(fēng)是嚴(yán)重危害人類的自然災(zāi)害。尤其是最近20余年全球發(fā)生了許多大地震和強(qiáng)烈龍卷風(fēng)，造成了非常慘重的生命財(cái)產(chǎn)損失。由于人們不能事先準(zhǔn)確地知道將來(lái)可能遇到的外荷載的大小和特性，而按傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不具備根據(jù)外荷載的變化而變化的自我調(diào)節(jié)能力，因此即便是按很高的抗震設(shè)防烈度來(lái)設(shè)計(jì)，也很難保證高層、超高層

2、結(jié)構(gòu)在遭受到地震作用或颶風(fēng)侵襲時(shí)的安全性。近年來(lái)迅速發(fā)展的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)為解決上述問(wèn)題提供了一種有效的途徑。因此高層、超高層結(jié)構(gòu)的地震、風(fēng)振控制研究，是擺在結(jié)構(gòu)工程師面前的一個(gè)重大課題。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以Benchmark模型作為研究對(duì)象對(duì)主動(dòng)控制問(wèn)題進(jìn)行了研究。主要完成的工作如下：
　　 從歷屆的國(guó)際結(jié)構(gòu)控制大會(huì)中可以看出，高層建筑風(fēng)激勵(lì)振動(dòng)控制問(wèn)題一直是結(jié)構(gòu)工程師致力討論和研究的重點(diǎn)課題。本文通過(guò)對(duì)76層高層建筑風(fēng)

3、激勵(lì)模型進(jìn)行自由度縮減和降階處理，得到大大簡(jiǎn)化的評(píng)估模型。運(yùn)用不同的控制方法和控制策略對(duì)基準(zhǔn)問(wèn)題高層建筑在脈動(dòng)風(fēng)荷載作用下的位移、速度和加速度響應(yīng)量進(jìn)行分析，提出基于隨機(jī)分析的均方根響應(yīng)和基于確定性分析的峰值響應(yīng)兩種性能指標(biāo)。對(duì)控制策略施加設(shè)計(jì)約束條件，并合理設(shè)計(jì)采樣控制器以比較無(wú)控結(jié)構(gòu)、TMD控制結(jié)構(gòu)和LQG控制結(jié)構(gòu)在相同風(fēng)激勵(lì)作用下的均方根響應(yīng)和峰值響應(yīng)。最后評(píng)價(jià)和比較各種不同控制策略的性能指標(biāo)和優(yōu)化效果，以達(dá)到最優(yōu)控制的目的。

4、r>　　 仍以76層高層建筑風(fēng)激勵(lì)模型為研究對(duì)象，首先建立一套風(fēng)荷載方程，然后闡述體系狀態(tài)噪聲測(cè)量法的風(fēng)激勵(lì)高層建筑的隨機(jī)最優(yōu)控制問(wèn)題。接著將部分可觀體系的隨機(jī)最優(yōu)控制問(wèn)題轉(zhuǎn)換成基于分離原理的完全可觀體系的控制問(wèn)題。再建立一套降階平均It(o)方程，此方程的模態(tài)能量通過(guò)運(yùn)用擬可積Hamilton體系和有限時(shí)滯及半無(wú)限時(shí)滯控制動(dòng)態(tài)規(guī)劃方程的隨機(jī)平均法得到。通過(guò)求解動(dòng)態(tài)規(guī)劃方程得到最優(yōu)控制力，通過(guò)求解狀態(tài)方程得到結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，最后運(yùn)用NSO