基于遺傳算法的Benchmark模型風(fēng)振控制研究.pdf

1、在城市化的進(jìn)程中,為了解決人多地少的問題,高層建筑如雨后春筍般的大量涌現(xiàn)。如今隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,全球掀起了一波波的興建摩天大樓的風(fēng)潮,世界各國為爭奪“第一高樓”,可謂是“暗戰(zhàn)不休”,世界第一高樓的高度記錄在不斷被刷新。隨著建筑高度的攀升,結(jié)構(gòu)相對較柔,相應(yīng)的風(fēng)荷載增大,使得對高層建筑的風(fēng)振控制變得非常必要。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制為結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)開辟了新途經(jīng),它改變了傳統(tǒng)的單純靠建筑結(jié)構(gòu)自身性能抵御風(fēng)荷載的設(shè)計(jì)思想,通過在結(jié)構(gòu)中附設(shè)減振裝置

2、來減小建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)。為了能對各種減振方法有一個(gè)公認(rèn)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),人們建立了一種統(tǒng)一的模型(或平臺(tái))和控制性能指標(biāo),來檢驗(yàn)和評價(jià)不同控制系統(tǒng),在不同因素影響下的適用性和控制有效性,這就是結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的Benchmark問題。
　　 本文首先就高層建筑風(fēng)振控制的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述,在以往研究的基礎(chǔ)上,以第二代Benchmark模型作為研究對象,對被動(dòng)控制器的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題進(jìn)行研究探討。主要完成以下工作:
　　 1.建立了7

3、6層Benchmark模型的TMD控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。采用權(quán)重和方法,分別為位移減振系數(shù)、加速度減振系數(shù)分配權(quán)重,將兩者組合,同時(shí)通過罰函數(shù),考慮項(xiàng)層最大加速度這一約束條件,從而建立了優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)。應(yīng)用遺傳算法,對TMD的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。并探討了TMD的頻率比、阻尼比對加速度、位移減振效果的影響。
　　 2.分析了TMD對系統(tǒng)各種能量的控制效果,結(jié)果表明TMD的設(shè)置對于耗散風(fēng)振輸入結(jié)構(gòu)的能量,衰減結(jié)構(gòu)在風(fēng)振作用下的振動(dòng)

4、,以及提高結(jié)構(gòu)的可靠性、舒適性是十分有效的:通過時(shí)程分析,對比了不同參數(shù)的TMD對結(jié)構(gòu)的加速度、位移及層間位移角的減振效果,并研究了控制效果沿高度的變化趨勢,從中得到了一些有意義的結(jié)論。
　　 3.建立了76層Benchmark模型的阻尼器控制系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程?；诮Y(jié)構(gòu)在頻域內(nèi)的加速度、位移響應(yīng),提出了阻尼器的指標(biāo)函數(shù)。然后,根據(jù)這一指標(biāo),通過遺傳算法對被動(dòng)控制器的安裝位置和參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　 4.對阻尼器控制系統(tǒng)進(jìn)