彈塑性結(jié)構(gòu)的主動(dòng)和半主動(dòng)控制研究.pdf

1、土木工程領(lǐng)域關(guān)于結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的研究已經(jīng)持續(xù)了30多年，理論分析、振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和工程實(shí)踐都已經(jīng)證明該方法可以有效減小結(jié)構(gòu)在風(fēng)、海浪、流冰、地震等外力作用下的反應(yīng)。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制可以分為三個(gè)不同的方面：被動(dòng)控制、主動(dòng)控制和半主動(dòng)控制。目前被動(dòng)控制應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于高烈度區(qū)的住宅、醫(yī)院、學(xué)校和機(jī)場(chǎng)等。主動(dòng)控制和半主動(dòng)控制也已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外很多實(shí)際工程，但是這些工程應(yīng)用主要是控制結(jié)構(gòu)在中小地震或風(fēng)振作用下的結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)，罕遇地震作用下結(jié)構(gòu)會(huì)

2、進(jìn)入彈塑性階段，對(duì)于能否應(yīng)用主動(dòng)和半主動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)減小結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的動(dòng)力反應(yīng)則引起了廣泛的爭(zhēng)議。關(guān)于這方面的研究也比較少，限制了結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制在實(shí)際工程中的應(yīng)用。醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、體育館等建筑如果在罕遇地震之后能繼續(xù)使用，將非常有利于抗震救災(zāi)，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)罕遇地震作用下彈塑性結(jié)構(gòu)的主動(dòng)控制和半主動(dòng)控制展開研究。
　　 主要的工作內(nèi)容包括：
　　 ①對(duì)經(jīng)典線性最優(yōu)控制和瞬時(shí)最優(yōu)控制這兩種主動(dòng)控制算法進(jìn)

3、行了理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真模擬，指出其優(yōu)缺點(diǎn)；實(shí)際工程中，考慮到作動(dòng)器額定能力是有限的，研究了限制作動(dòng)器額定能力的限值最優(yōu)控制算法。
　　 ②討論了罕遇地震作用下彈塑性結(jié)構(gòu)的主動(dòng)控制和半主動(dòng)控制。針對(duì)中低層結(jié)構(gòu)和中高層結(jié)構(gòu)這兩種不同的結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析：
　　 1)主動(dòng)控制方面：利用結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性之后每一階段的剛度、阻尼等參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)控制律對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)控制；分析了實(shí)際工程中設(shè)計(jì)控制裝置時(shí)考慮彈塑性與不考慮彈塑性的區(qū)

4、別，在相同的控制參數(shù)下，進(jìn)行了罕遇地震作用下彈塑性結(jié)構(gòu)與彈性結(jié)構(gòu)在控制力、控制效果等方面的對(duì)比；
　　 2)半主動(dòng)控制方面：利用滑移模態(tài)控制推導(dǎo)而來(lái)的一種Bang-Bang控制算法對(duì)彈塑性結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動(dòng)變剛度/阻尼(AVSD)控制；分析了實(shí)際工程中半主動(dòng)控制考慮彈塑性與不考慮彈塑性的區(qū)別，在相同的控制參數(shù)下，進(jìn)行了罕遇地震作用下彈塑性結(jié)構(gòu)與彈性結(jié)構(gòu)在控制效果等方面的對(duì)比。
　　 ③結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制不可避免存在時(shí)滯問題，討論了結(jié)