利用主從結(jié)構(gòu)相互作用的被動控制研究.pdf

1、由于人口密集、土地有限，現(xiàn)代城市中相鄰建筑結(jié)構(gòu)之間的間距可能過小，一些高層建筑也可能因使用功能要求設(shè)計(jì)成多個子結(jié)構(gòu)組成的主從結(jié)構(gòu)。在大地震作用下，相鄰建筑結(jié)構(gòu)間發(fā)生碰撞的可能性很大。采用耗能減震裝置來連接相鄰結(jié)構(gòu)，利用結(jié)構(gòu)間的相互作用耗能，這樣既能吸收一部分地震能量，又可以避免結(jié)構(gòu)間的碰撞，因此，開展相鄰結(jié)構(gòu)振動控制研究具有重要的意義。本文綜合應(yīng)用理論分析、數(shù)值模擬驗(yàn)證等手段在如下幾個方面進(jìn)行了研究，取得了一些有價值的成果：
　　

2、 （1）基于雙體單自由度體系間Kelvin 型和Maxwell 型阻尼器優(yōu)化參數(shù)的理論表達(dá)式，通過理論推導(dǎo)得出相鄰多自由度結(jié)構(gòu)間Kelvin 型和Maxwell 型阻尼器優(yōu)化參數(shù)與相鄰結(jié)構(gòu)的第一階自振圓頻率以及總質(zhì)量有關(guān)的推論。以一個過濾白噪聲激勵下的不同高度相鄰多自由度結(jié)構(gòu)模型為例，通過大量的數(shù)值分析得出了結(jié)構(gòu)間Kelvin 型和Maxwell 型阻尼器優(yōu)化參數(shù)取值，并將參數(shù)化研究結(jié)果與基于理論表達(dá)式求得的結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)二者吻合

3、良好。
　　 （2）將相鄰結(jié)構(gòu)振動控制體系運(yùn)用于帶裙房雙塔樓結(jié)構(gòu)中。對過濾白噪聲激勵下大底盤雙塔樓結(jié)構(gòu)間阻尼器優(yōu)化參數(shù)的參數(shù)化結(jié)果和理論結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明可取兩塔樓結(jié)構(gòu)的第一階自振圓頻率和塔樓總重計(jì)算得到阻尼器優(yōu)化參數(shù)。對相鄰結(jié)構(gòu)控制體系與共享調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制體系進(jìn)行了比較，結(jié)果表明前者比后者更實(shí)用。以某一實(shí)際雙塔樓結(jié)構(gòu)為例，通過比較確定性地震波作用下阻尼器優(yōu)化參數(shù)與理論結(jié)果的差別，證明了雙體單自由度體系間Kelvin

4、型和Maxwell 型阻尼器優(yōu)化參數(shù)表達(dá)式的實(shí)用性。
　　 （3）對考慮結(jié)構(gòu)參數(shù)和阻尼器參數(shù)變異性的相鄰結(jié)構(gòu)振動控制體系進(jìn)行了分析。結(jié)合某利用阻尼器連接的相鄰隨機(jī)結(jié)構(gòu)，分析了其在確定性地震波激勵以及隨機(jī)演變地震激勵下的響應(yīng)，結(jié)果證明相鄰結(jié)構(gòu)振動控制體系具有魯棒性，能夠有效削弱地震作用下結(jié)構(gòu)的隨機(jī)響應(yīng)。
　　 （4）采用改進(jìn)遺傳算法程序包對相鄰結(jié)構(gòu)間阻尼器位置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)?；谙噜彾嘧杂啥冉Y(jié)構(gòu)的第一階自振圓頻率和總質(zhì)量，

5、求得了Kelvin 型和Maxwell 型阻尼器優(yōu)化參數(shù)。對采用二進(jìn)制編碼的遺傳算法交叉算子和變異算子進(jìn)行改進(jìn)，解決了確定性數(shù)目的阻尼器在相鄰結(jié)構(gòu)間位置優(yōu)化問題。將位置優(yōu)化設(shè)計(jì)后的相鄰多自由度結(jié)構(gòu)響應(yīng)與等效的雙體單自由度體系響應(yīng)進(jìn)行了比較，研究結(jié)果表明，對于高度相同或者不同的相鄰結(jié)構(gòu)，基于等效雙體單自由度體系求相鄰多自由度結(jié)構(gòu)間Kelvin 型和Maxwell 型阻尼器的優(yōu)化參數(shù)是可行的。
　　 （5）對近斷層地震激勵下相鄰結(jié)構(gòu)

6、間連接的粘滯流體阻尼器性能進(jìn)行了研究。采用Bouc-Wen模型模擬結(jié)構(gòu)的滯回特性，并采用常規(guī)地震波（底波）與模擬近斷層特性的等效速度脈沖進(jìn)行疊加生成若干條近斷層地震波。通過大量的參數(shù)化研究得到了合適的粘滯流體阻尼器阻尼系數(shù)。基于阻尼器的滯回曲線、最大沖程以及最大輸出力，對阻尼器的特性進(jìn)行了評價。數(shù)值分析結(jié)果表明，安裝阻尼器后的相鄰結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)大大減??；在加速度峰值相同的不同近斷層地震波激勵下，粘滯流體阻尼器的優(yōu)化阻尼系數(shù)相差不大；以目前