空腔樓蓋減震體系的非線性結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制研究.pdf

1、建筑結(jié)構(gòu)的抗震和抗風(fēng)問題一直以來是結(jié)構(gòu)工程界的研究重點(diǎn)，因此人們致力于尋找新的結(jié)構(gòu)控制方法和裝置來達(dá)到抗風(fēng)減震的目的。而空腔樓蓋結(jié)構(gòu)因?yàn)楣?jié)約材料，抗震性能佳，施工方便，保溫隔熱等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。本文將一種耗能阻尼器裝置應(yīng)用于空腔樓蓋結(jié)構(gòu)，組成一種新型減震體系，即空腔樓板滾球型調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TRMD）。該體系充分利用樓蓋的內(nèi)部空間，在其內(nèi)形成圓弧軌道，滾球在地震激勵(lì)或者風(fēng)荷載激勵(lì)作用下，通過滾球與軌道之間的摩擦吸收主結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，從

2、而減小地震作用下通過主結(jié)構(gòu)耗散的能量，從而達(dá)到振動(dòng)控制的效果。
　　運(yùn)用諧波平衡法推導(dǎo)了線性結(jié)構(gòu)TRMD受控系統(tǒng)簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下的動(dòng)力響應(yīng)解析解，與數(shù)值模擬的結(jié)果符合。同時(shí)得到系統(tǒng)的頻響函數(shù)，與未控系統(tǒng)相比，當(dāng)激勵(lì)的頻率與結(jié)構(gòu)的基頻相差不大時(shí)，TRMD可以明顯降低主結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)?？紤]當(dāng)?shù)卣鸺?lì)較大時(shí)，結(jié)構(gòu)材料性能進(jìn)入非線性階段，推導(dǎo)了Bouc-wen非線性結(jié)構(gòu)TRMD受控體系的運(yùn)動(dòng)方程。在此基礎(chǔ)上研究了簡(jiǎn)諧激勵(lì)作用下TRMD的減震

3、效果和結(jié)構(gòu)自身的滯回非線性特性，以及多種歷史強(qiáng)震記錄下，TRMD對(duì)非線性結(jié)構(gòu)的控制效果。結(jié)果表明，TRMD對(duì)Bouc-wen滯回非線性結(jié)構(gòu)的主結(jié)構(gòu)位移有所抑制的同時(shí)，結(jié)構(gòu)自身的滯回環(huán)耗能能力降低,但結(jié)構(gòu)的總體耗能能力增加。對(duì)于某些地震激勵(lì)，TRMD對(duì)非線性結(jié)構(gòu)的控制效果非常明顯，但由于不同的地震激勵(lì)頻譜特征一般差別較大，TRMD對(duì)主結(jié)構(gòu)位移的控制效果差異也較大。
　　由于地震激勵(lì)一般具有明顯的隨機(jī)特性，TRMD對(duì)于不同的地震激勵(lì)減

4、震效果不一致，所以有必要對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行隨機(jī)動(dòng)力響應(yīng)分析?；谄椒€(wěn)白噪聲隨機(jī)模型，通過蒙特卡羅模擬對(duì)Bouc-wen滯回非線性結(jié)構(gòu)TRMD未控系統(tǒng)和受控系統(tǒng)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：TRMD對(duì)Bouc-wen滯回非線性結(jié)構(gòu)具有較明顯的減震效果，同時(shí)，能夠顯著縮短結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定振動(dòng)的時(shí)間。通過統(tǒng)計(jì)線性化技術(shù)確定了非線性系統(tǒng)的等效剛度和等效阻尼參數(shù)，得到了Bouc-wen滯回非線性結(jié)構(gòu)的等效線性控制系統(tǒng)，繼而可以求出非線性系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。將該結(jié)果與蒙特