巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)風(fēng)振控制研究.pdf

1、巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)是一種新型的結(jié)構(gòu)體系,在這種結(jié)構(gòu)中,以電梯間和樓梯間等豎筒作為主框架柱,以每隔若干樓層設(shè)置的巨型梁作為主框架梁;次框架支撐在主框架上.為了減輕巨型框架在地震和風(fēng)作用下的振動,提高其減振能力,在主次框架間設(shè)置了減振耗能裝置,使各個次框架如同巨大的質(zhì)量塊,與主框架一起形成一個大型的調(diào)頻質(zhì)量系統(tǒng),整個結(jié)構(gòu)既具有調(diào)頻質(zhì)量減振的功能,又具有基礎(chǔ)隔振和阻尼耗能減振的功能.這種新型的結(jié)構(gòu)體系為國內(nèi)外首創(chuàng),已獲得國家發(fā)明專利.本文

2、提出了巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)主框架剛度矩陣動力分析的桿系-層模型.對巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)進(jìn)行了隨機(jī)振動分析,得出下列結(jié)論:(1)影響次框架頂部無阻尼器的減振結(jié)構(gòu)主框架振動位移及加速度的主要因素是次框架與主框架的頻率比及隔振層的阻尼比.(2)影響次框架頂部無阻尼器的減振結(jié)構(gòu)次框架頂層振動加速度的主要因素是隔振層的阻尼比,次框架與主框架的頻率比對次框架頂層振動加速度影響稍小.(3)影響次框架頂部設(shè)置阻尼器的減振結(jié)構(gòu)主框架振動位移及加速度的

3、主要因素是次框架與主框架的頻率比及粘彈性阻尼器的阻尼系數(shù),隔振層的阻尼比對主框架振動位移及加速度的影響稍弱.(4)影響次框架頂部設(shè)置阻尼器的減振結(jié)構(gòu)次框架樓層振動最大加速度的主要因素是次框架與主框架的頻率比、粘彈性阻尼器的阻尼系數(shù)和隔振層的阻尼比.理論分析表明,在脈動風(fēng)作用下,(1)對于次框架頂部無阻尼器的減振結(jié)構(gòu),主框架頂部的最大加速度反應(yīng)可以減小50％~70％左右,減振結(jié)構(gòu)主框架頂部的最大位移反應(yīng)最大可以降低30％~35％左右.減振

4、結(jié)構(gòu)還可以降低次框架的加速度反應(yīng).(2)對于次框架頂部設(shè)置阻尼器的減振結(jié)構(gòu),主框架頂部的最大加速度反應(yīng)可以減小60％~70％左右,減振結(jié)構(gòu)主框架項(xiàng)部的最大位移反應(yīng)最大可以降低35％~40％左右.減振結(jié)構(gòu)還可以降低次框架的加速度反應(yīng).為了能進(jìn)一步提高減振結(jié)構(gòu)在脈動風(fēng)作用下的減振效果,本文研究了巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)的半主動控制問題,提出了能對結(jié)構(gòu)進(jìn)行位移、速度、及加速度聯(lián)合反饋的兩種最優(yōu)控制算法,即線性最優(yōu)控制算法和瞬時最優(yōu)控制算法,在此

5、基礎(chǔ)上,將巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)中的阻尼器設(shè)置為可調(diào)阻尼器,通過自動調(diào)節(jié)阻尼器的參數(shù),實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)體系脈動風(fēng)振反應(yīng)的半主動控制,并在控制中采用了時滯補(bǔ)償,同時對Riccati方程的求解作了改進(jìn),并對改進(jìn)后Riccati方程求解進(jìn)行了誤差控制,結(jié)果表明半主動控制效果優(yōu)于被動控制和相應(yīng)的抗振結(jié)構(gòu),是一種比較有前途的結(jié)構(gòu)控制形式.本文研究表明,巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu),在平均風(fēng)作用下,主框架將產(chǎn)生小于相應(yīng)抗振結(jié)構(gòu)的彎矩、剪力和靜位移.次框架將產(chǎn)生

6、稍大于相應(yīng)抗振結(jié)構(gòu)次框架的彎矩、剪力.本文針對脈動風(fēng)作用下具有較強(qiáng)減振能力的多功能減振結(jié)構(gòu),分別作了ELcentro地震波和Taft地震波作用下的時程反應(yīng)分析,結(jié)果表明:在脈動風(fēng)作用下具有顯著減振能力的巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu),在地震作用下同樣具有較強(qiáng)的減振效果.綜上所述,巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu),不管是在風(fēng)作用下還是在地震作用下,其減振效果都是比較顯著的,采用的振動控制方式是比較合適的,應(yīng)當(dāng)可以認(rèn)為,巨型框架多功能減振結(jié)構(gòu)是一種比較有發(fā)展