基底隔震混合控制和三維隔震系統(tǒng)研究.pdf

1、本文在對國內(nèi)外土木工程振動控制領(lǐng)域的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀進行評述的基礎(chǔ)上，以改善隔震體系效能為目的進行了研究。為進一步減小隔震結(jié)構(gòu)尤其是高層隔震結(jié)構(gòu)的水平地震反應(yīng)，提出了在隔震上部結(jié)構(gòu)上附加半主動變剛度/阻尼裝置(BI&AVSD)、被動變剛度裝置(BI&PVS)和被動變阻尼裝置(BI&PVD)，實施混合控制的設(shè)想，并進行了振動臺試驗和數(shù)值模擬分析，并探討了模糊控制的效能。針對目前隔震體系尚不能減小豎向地震反應(yīng)的缺陷，研制了三維復(fù)合隔震裝置，并

2、進行了隔震體系的振動臺試驗和數(shù)值模擬分析。研究主要工作和成果如下： 1.簡單混合控制體系的試驗和數(shù)值模擬分析表明，混合控制體系(BI&AVSD)的半主動裝置，當(dāng)使用符號控制律時，變剛度機理起主要作用。該系統(tǒng)與單純隔震體系相比，對減少上部結(jié)構(gòu)層間位移效果明顯，但對隔震層和上部結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)的控制效果并不理想。半主動控制開關(guān)切換引起的脈沖作用是可能造成加速度反應(yīng)增大的主要原因。 與單純隔震體系相比，被動混合控制體系BI&PV

3、D能進一步減小加速度反應(yīng)，但不能改善位移的控制效能。被動混合控制BI&PVS則與半主動混合控制體系BI&AVSD相類似，在位移控制方面可以接近后者的效果，但對加速度反應(yīng)的控制效能也不理想。 根據(jù)隔震體系的設(shè)計要求，可具體選擇不同的混合控制方式。半主動混合控制體系BI&AVSD具有在線調(diào)節(jié)能力，較能適應(yīng)地震動的隨機特性，被動混合控制體系則具有裝置簡單的優(yōu)點。 2.通過數(shù)值模擬方法，研究了混合控制體系中上部結(jié)構(gòu)附加剛度與附加

4、阻尼的變化對控制效果的影響。適當(dāng)增加附加剛度可增強BI&AVSD以及BI&PVS體系上部結(jié)構(gòu)層間位移的控制效果；適當(dāng)增加阻尼可以提高BI&PVD體系的控制效能，對于BI&AVSD體系，附加阻尼的增加可以減小開關(guān)切換引起的加速度脈沖。 3.將模糊控制原理用于半主動混合控制體系BI&AVSD，提出了基于模式識別的模糊控制策略。數(shù)值模擬表明，該模糊控制策略的控制效果略優(yōu)于開—關(guān)控制策略(符號控制律)，使用較小的附加剛度和阻尼即可達到同

5、樣的控制效果；另外，模糊控制降低了開—關(guān)切換引起的脈沖作用，可減小控制層加速度反應(yīng)。 4.對高層隔震體系進行了混合控制的數(shù)值模擬，半主動混合控制體系使用了主振型控制律。分析表明，與單純隔震體系相比較，半主動混合控制對隔震層地震反應(yīng)影響不大，但對上部結(jié)構(gòu)相對位移有良好的控制效果，也可減小多數(shù)層的加速度反應(yīng)。與半主動混合控制體系相比較，被動混合控制體系BI&PVS對低層位移控制效果更好，但加速度控制欠佳；BI&PVD體系可大幅減少隔