利用主從結構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構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計成多個子結構組成的主從結構。在大地震作用下，相鄰建筑結構間發(fā)生碰撞的可能性很大。采用耗能減震裝置來連接相鄰結構，利用結構間的相互作用耗能，這樣既能吸收一部分地震能量，又可以避免結構間的碰撞，因此，開展相鄰結構振動控制研究具有重要的意義。本文綜合應用理論分析、數(shù)值模擬驗證等手段在如下幾個方面進行了研究，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)的理論表達式，通過理論推導得出相鄰多自由度結構間Kelvin 型和Maxwell 型阻尼器優(yōu)化參數(shù)與相鄰結構的第一階自振圓頻率以及總質(zhì)量有關的推論。以一個過濾白噪聲激勵下的不同高度相鄰多自由度結構模型為例，通過大量的數(shù)值分析得出了結構間Kelvin 型和Maxwell 型阻尼器優(yōu)化參數(shù)取值，并將參數(shù)化研究結果與基于理論表達式求得的結果進行比較，發(fā)現(xiàn)二者吻合

3、良好。
　　 （2）將相鄰結構振動控制體系運用于帶裙房雙塔樓結構中。對過濾白噪聲激勵下大底盤雙塔樓結構間阻尼器優(yōu)化參數(shù)的參數(shù)化結果和理論結果進行了比較，結果表明可取兩塔樓結構的第一階自振圓頻率和塔樓總重計算得到阻尼器優(yōu)化參數(shù)。對相鄰結構控制體系與共享調(diào)諧質(zhì)量阻尼器控制體系進行了比較，結果表明前者比后者更實用。以某一實際雙塔樓結構為例，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)表達式的實用性。
　　 （3）對考慮結構參數(shù)和阻尼器參數(shù)變異性的相鄰結構振動控制體系進行了分析。結合某利用阻尼器連接的相鄰隨機結構，分析了其在確定性地震波激勵以及隨機演變地震激勵下的響應，結果證明相鄰結構振動控制體系具有魯棒性，能夠有效削弱地震作用下結構的隨機響應。
　　 （4）采用改進遺傳算法程序包對相鄰結構間阻尼器位置進行了優(yōu)化設計?；谙噜彾嘧杂啥冉Y構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)。對采用二進制編碼的遺傳算法交叉算子和變異算子進行改進，解決了確定性數(shù)目的阻尼器在相鄰結構間位置優(yōu)化問題。將位置優(yōu)化設計后的相鄰多自由度結構響應與等效的雙體單自由度體系響應進行了比較，研究結果表明，對于高度相同或者不同的相鄰結構，基于等效雙體單自由度體系求相鄰多自由度結構間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構

6、間連接的粘滯流體阻尼器性能進行了研究。采用Bouc-Wen模型模擬結構的滯回特性，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，對阻尼器的特性進行了評價。數(shù)值分析結果表明，安裝阻尼器后的相鄰結構動力反應大大減??；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