粘彈性阻尼器對高聳煙囪塔架結(jié)構的風振控制研究.pdf

1、高聳結(jié)構是一種重要的結(jié)構形式，廣泛應用于電視塔、輸電塔、微波塔、煙囪等領域，對人民的生產(chǎn)和生活意義重大。風荷載是高聳結(jié)構的控制作用，高聳結(jié)構在臺風和強熱帶風暴下的破壞時有發(fā)生，往往給社會生產(chǎn)和生活帶來不可估量的損失。粘彈性阻尼器（Viscoelastic Dampers，簡稱VED）作為一種消能減振裝置，它主要依靠粘彈性材料的滯回變形來耗能，減振效果良好，不需要外部能源，造價低廉，安裝方便。利用粘彈性阻尼器對高聳結(jié)構進行風振控制是一種安

2、全有效而又經(jīng)濟的方法，目前已得到了廣泛的應用。
　　 本文以馬達加斯加煙囪塔架結(jié)構為工程背景，圍繞高聳塔架結(jié)構的風速模擬、風壓模擬、振動控制、阻尼器位置優(yōu)化四個方面進行系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容包括：
　　 （1）研究空間脈動風場模擬方法，將模擬地震波的經(jīng)典方法修正傅里葉譜法引入到風場模擬中，結(jié)合諧波合成法提出新的脈動風場模擬方法，并以一個大跨橋梁結(jié)構的風速模擬為例，檢驗修正傅里葉譜法的精度和效率。模擬結(jié)果表明，修正傅里葉

3、譜法能夠有效地模擬風場特性，風速時程的自功率譜和目標自功率譜幾乎完全一樣，互功率譜的精度略差，與諧波合成法相比，模擬精度和效率有較大的提高。
　　 （2）應用數(shù)值風洞方法模擬結(jié)構表面的脈動風壓，并將修正傅里葉譜法模擬的風速時程作為邊界條件，對一個方形建筑的脈動風壓進行模擬；提出直接應用數(shù)值風洞模擬的脈動風壓作為結(jié)構的風激勵；結(jié)果表明數(shù)值風洞方法模擬脈動風壓能準確反映結(jié)構的風壓分布特性，同時能保留風壓的頻譜特性，為結(jié)構的風振分析提

4、供合理的風載激勵。
　　 （3）依據(jù)數(shù)值風洞方法模擬的風壓為風載激勵，對馬達加斯加煙囪塔架結(jié)構的風振反應進行分析，使用粘彈性阻尼器對結(jié)構的風振反應進行控制，研究有效的高聳結(jié)構風振控制方法；粘彈性阻尼器控制煙囪塔架結(jié)構的風振反應可以達到良好的效果，結(jié)構在脈動風壓作用下的位移反應得到了有效地控制，同時對速度和加速度反應也有一定的控制作用。
　　 （4）采用有限單元法將馬達加斯加煙囪結(jié)構離散為空間桿單元模型，利用數(shù)據(jù)處理軟件M

5、atlab編制基于時程分析法的有限元計算程序，對結(jié)構的風振反應進行時域分析；利用遺傳算法對粘彈性阻尼器的位置進行優(yōu)化，尋找阻尼器布置的最優(yōu)位置，并將優(yōu)化的結(jié)果與按隨機方法布置的結(jié)果進行比較；計算結(jié)果表明遺傳算法可以迅速地搜索粘彈性阻尼器的最佳布置位置，對振動控制起到有效的優(yōu)化作用。
　　 本文的創(chuàng)新點：
　　 （1）將模擬地震波的經(jīng)典方法修正傅里葉譜法引入到風場模擬中，結(jié)合諧波合成法提出新的脈動風場模擬方法，在模擬脈動風