高柔結(jié)構(gòu)質(zhì)量阻尼器振動(dòng)控制應(yīng)用研究.pdf

1、高柔建筑結(jié)構(gòu)周期較大，風(fēng)荷載效應(yīng)明顯，結(jié)構(gòu)舒適性和安全性需特別關(guān)注，質(zhì)量阻尼器是減小該類結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動(dòng)的有效措施。世界上已有較多建筑采用質(zhì)量阻尼器來(lái)減少風(fēng)荷載和地震作用等多種激勵(lì)下的振動(dòng)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)質(zhì)量阻尼器均存在若干關(guān)鍵問(wèn)題需要研究，如時(shí)滯、控制算法等。為促進(jìn)質(zhì)量阻尼器振動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用，綜合質(zhì)量阻尼器在實(shí)際應(yīng)用中的具體問(wèn)題，從被動(dòng)、半主動(dòng)和主動(dòng)三個(gè)方面系統(tǒng)地研究了質(zhì)量阻尼器振動(dòng)控制的理論與應(yīng)用，

2、為質(zhì)量阻尼器的具體實(shí)施提供了理論依據(jù)，主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　(1)考慮地震激勵(lì)作用，基于相對(duì)能量公式，研究了TMD對(duì)系統(tǒng)各種能量的控制效果，并考慮TMD子結(jié)構(gòu)參數(shù)攝動(dòng)，探討了TMD控制系統(tǒng)各種能量譜的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，荷載激勵(lì)頻譜成份對(duì)SDOF-TMD控制系統(tǒng)能量的控制效果有較大影響，在荷載主要頻率成份段，TMD控制系統(tǒng)能量隨子結(jié)構(gòu)參數(shù)攝動(dòng)變化規(guī)律明顯。
　　(2)針對(duì)最優(yōu)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在風(fēng)荷載激勵(lì)下行程過(guò)大

3、的問(wèn)題，提出了離位阻尼和開(kāi)關(guān)阻尼兩種限位振動(dòng)控制策略?？紤]限位間距和限位阻尼參數(shù)的變化，以廣州新電視塔為分析模型，研究了兩種限位阻尼控制策略下的結(jié)構(gòu)位移和加速度響應(yīng)控制效果變化規(guī)律。研究結(jié)果表明，開(kāi)關(guān)阻尼限位的控制效果對(duì)間距更為敏感，離位阻尼限位控制對(duì)加速度峰值有更好的控制效果，兩種阻尼限位控制策略均能在結(jié)構(gòu)響應(yīng)控制效果損失較小的情況下限制更大的TMD擺幅。
　　(3)針對(duì)一類密頻結(jié)構(gòu)響應(yīng)中多階頻率占主要成分的振動(dòng)控制問(wèn)題，提出了

4、風(fēng)振激勵(lì)下基于小波頻率識(shí)別的半主動(dòng)可調(diào)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器振動(dòng)控制方法。以深圳梧桐山電視塔作為研究對(duì)象進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明，該方法相比經(jīng)典TMD振動(dòng)控制，能控制更多的結(jié)構(gòu)頻率，控制效果更好，在結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生變化時(shí)也能取得較好的控制效果。
　　(4)針對(duì)混合質(zhì)量阻尼器控制器時(shí)滯的問(wèn)題，建立了單自由度結(jié)構(gòu)考慮時(shí)滯影響的HMD控制系統(tǒng)基本特性與時(shí)滯相關(guān)的六次超越特征方程，得到了系統(tǒng)各階頻率與時(shí)滯的數(shù)值變化關(guān)系，研究了HMD控制系統(tǒng)在時(shí)滯影響

5、下的失穩(wěn)機(jī)理。研究結(jié)果表明，HMD控制系統(tǒng)中AMD的設(shè)計(jì)頻率和阻尼對(duì)控制系統(tǒng)的時(shí)滯有較大影響，是決定系統(tǒng)最大允許時(shí)滯的主要因素；過(guò)大的時(shí)滯將率先激起控制系統(tǒng)高階頻率的高階負(fù)阻尼，且其失穩(wěn)破壞機(jī)理為驅(qū)動(dòng)力高頻強(qiáng)迫振動(dòng)引起的失穩(wěn)。提出了HMD控制系統(tǒng)基于模糊自適應(yīng)調(diào)節(jié)的滑模變結(jié)構(gòu)時(shí)滯補(bǔ)償控制方法，并考慮地震作用和風(fēng)荷載激勵(lì)，以廣州新電視塔為分析模型，論證該算法時(shí)滯補(bǔ)償控制的有效性。
　　(5)研究了HMD控制系統(tǒng)最優(yōu)時(shí)滯補(bǔ)償控制算法，

6、對(duì)該最優(yōu)時(shí)滯補(bǔ)償控制算法的時(shí)滯魯棒性進(jìn)行了評(píng)估。設(shè)計(jì)了主動(dòng)控制試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，選取直線電機(jī)作為AMD的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行了HMD控制系統(tǒng)最優(yōu)補(bǔ)償控制的試驗(yàn)研究，從試驗(yàn)上對(duì)比研究了地震激勵(lì)下HMD最優(yōu)時(shí)滯補(bǔ)償和TMD的控制效果。試驗(yàn)結(jié)果表明，HMD系統(tǒng)最優(yōu)時(shí)滯補(bǔ)償算法控制效果較好且易實(shí)現(xiàn)，HMD能取得比TMD更好的控制效果。
　　(6)提出了高柔結(jié)構(gòu)主動(dòng)質(zhì)量阻尼器振動(dòng)控制設(shè)計(jì)的通用設(shè)計(jì)方法，以深圳京基金融中心為分析對(duì)象，考慮模型試驗(yàn)橫風(fēng)荷載和