高柔結(jié)構(gòu)質(zhì)量阻尼器振動控制應(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)致振動的有效措施。世界上已有較多建筑采用質(zhì)量阻尼器來減少風(fēng)荷載和地震作用等多種激勵下的振動。然而，在實際應(yīng)用中，被動、半主動和主動質(zhì)量阻尼器均存在若干關(guān)鍵問題需要研究，如時滯、控制算法等。為促進質(zhì)量阻尼器振動控制技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用，綜合質(zhì)量阻尼器在實際應(yīng)用中的具體問題，從被動、半主動和主動三個方面系統(tǒng)地研究了質(zhì)量阻尼器振動控制的理論與應(yīng)用，

2、為質(zhì)量阻尼器的具體實施提供了理論依據(jù)，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　(1)考慮地震激勵作用，基于相對能量公式，研究了TMD對系統(tǒng)各種能量的控制效果，并考慮TMD子結(jié)構(gòu)參數(shù)攝動，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，荷載激勵頻譜成份對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)攝動變化規(guī)律明顯。
　　(2)針對最優(yōu)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器在風(fēng)荷載激勵下行程過大

3、的問題，提出了離位阻尼和開關(guān)阻尼兩種限位振動控制策略?？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，開關(guān)阻尼限位的控制效果對間距更為敏感，離位阻尼限位控制對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)針對一類密頻結(jié)構(gòu)響應(yīng)中多階頻率占主要成分的振動控制問題，提出了

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

5、下的失穩(wěn)機理。研究結(jié)果表明，HMD控制系統(tǒng)中AMD的設(shè)計頻率和阻尼對控制系統(tǒng)的時滯有較大影響，是決定系統(tǒng)最大允許時滯的主要因素；過大的時滯將率先激起控制系統(tǒng)高階頻率的高階負阻尼，且其失穩(wěn)破壞機理為驅(qū)動力高頻強迫振動引起的失穩(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)時滯補償控制方法，并考慮地震作用和風(fēng)荷載激勵，以廣州新電視塔為分析模型，論證該算法時滯補償控制的有效性。
　　(5)研究了HMD控制系統(tǒng)最優(yōu)時滯補償控制算法，

6、對該最優(yōu)時滯補償控制算法的時滯魯棒性進行了評估。設(shè)計了主動控制試驗?zāi)Ｐ?，選取直線電機作為AMD的驅(qū)動設(shè)備，進行了HMD控制系統(tǒng)最優(yōu)補償控制的試驗研究，從試驗上對比研究了地震激勵下HMD最優(yōu)時滯補償和TMD的控制效果。試驗結(jié)果表明，HMD系統(tǒng)最優(yōu)時滯補償算法控制效果較好且易實現(xiàn)，HMD能取得比TMD更好的控制效果。
　　(6)提出了高柔結(jié)構(gòu)主動質(zhì)量阻尼器振動控制設(shè)計的通用設(shè)計方法，以深圳京基金融中心為分析對象，考慮模型試驗橫風(fēng)荷載和