基于能量的輕鋼加層“TMD減震”參數優(yōu)化研究.pdf

1、近年來，隨著建材工業(yè)的發(fā)展，在眾多的房屋加層技術中，輕鋼加層以其獨特的技術經濟優(yōu)勢，逐漸受到業(yè)主的歡迎和工程界的重視。目前國內已有多類利用輕鋼結構成功加層的實例，取得了良好的經濟效益和社會效益。輕鋼結構能夠適應加層改造的多方面要求，符合我國的國情、產業(yè)政策和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因此必然會發(fā)展成為加層改造的主導方向。 相對于采用傳統(tǒng)方法解決建筑物加層中的抗震問題，將現代結構控制技術應用于舊建筑的加層改造是一個新的發(fā)展方向。本研究采用在

2、既有結構頂層和輕鋼加層結構之間設置一定數量的鉛芯橡膠支座連接，將加層改造后的結構拓展成“TMD減震”體系，研究加層結構基于能量的TMD參數優(yōu)化準則和方法。為了驗證該參數優(yōu)化準則和方法的可行性與合理性，本文針對一工程實例進行了多方法、多工況對比計算分析。主要研究內容和結論如下： 1、研究TMD加層減震體系在改進的Tanai-Tajimi（金井清-田治見宏）模型激勵下的隨機地震反應解析解，得到減震系統(tǒng)的控制參數（橡膠層的抗側剛度和阻

3、尼比）與結構反應的關系。在此基礎上，以鉛芯橡膠層所吸收與耗散的應變能期望值占總應變能期望值的比例最大為目標函數的優(yōu)化策略，綜合考慮結構總應變能期望值數量分布，從理論上推導了參數優(yōu)化公式，對工程實例進行參數優(yōu)化： (1) 橡膠層的抗側剛度對橡膠層應變能期望值占總應變能期望值比例影響較大，而阻尼比對其影響較小。 (2)橡膠層的抗側剛度對總體應變能期望值影響較小，而橡膠層阻尼比對其的影響較大，當剛度為定值時，總體應變能期望值是

4、橡膠層阻尼比的單調遞減函數。 2、采用振型分解反應譜法研究應變能在受控結構（設置鉛芯橡膠隔震層的輕鋼加層結構）和未受控結構（原結構）各層的應變能分布數量比例，分析結果表明，采用鉛芯橡膠隔震層進行輕鋼加層，具有較好控制效果。 3、輸入同一地震波（EL-Centro波），分別用振型分解反應譜法和時程分析法分析輕鋼加層減震結構的地震反應，對比受控結構和未受控結構各層的位移與加速度響應曲線，位移控制效果都十分明顯，也比較接近，但

5、加速度反應控制效果相差較大。 4、輸入二條天然地震波和一條人工波，運用時程分析法對比受控結構和未受控結構各層的位移與加速度響應，以及各層的最大層間剪、層間位移及動力放大系數。輸入不同的地震波記錄，減震效果各不同。 5、輸入不同類型的典型地震波記錄，對受控結構進行能量時程分析，求得受控結構的能量時程曲線；分析地震動三要素及自身動力特性對受控結構能量吸收與耗散的影響。同加層前比較，加層受控后地震輸入總能量有所增加，但主要是集