多阶梯被动变阻尼装置高层建筑风振控制性能化设计方法

多阶梯被动变阻尼装置(multi-stage passive variable damping device, MPVDD)能够随外部激励速度变化机械式实时改变阻尼系数,同时不需要外部能量供给和反馈控制,与粘滞阻尼器相比,MPVDD耗能效果明显。在不同阶数MPVDD控制下的高层结构响应控制效果分析表明,多阶梯被动变阻尼装置出力范围大,可用于风振控制。根据风振分析结果提出了针对多阶梯被动变阻尼装置的风振控制性能水准和性能指标,以及多阶梯被动变阻尼装置高层建筑风振控制性能化设方方法,该设计方法可以对不同重现期的风荷载激励下的结构响应针对性设计,最后通过工程实例设计给出了完整的设计过程,从而证明了该方法对高层建筑风振控制的有效性和可行性。     

混沌遗传算法在高层结构风振控制优化中的应用研究

将混沌遗传算法(Chaos Genetic Algorithm,简称CGA)引入高层结构的风振控制优化中,对采用黏弹性阻尼器来控制风振响应的高层结构进行参数优化;用Matlab语言编制了均布法、迭代法、简单遗传算法(Simple Genetic Algorithm,简称SGA)和混沌遗传算法的风振控制优化分析程序;对9个高层结构进行风振控制优化,对比了算法程序的计算效率以及无控、均布、迭代、SGA和CGA工况下的结构风振响应。研究结果表明:混沌遗传算法可以应用于高层结构风振控制优化之中;混沌遗传算法的计算效率比简单遗传算法最高提升了29%;经混沌遗传算法优化后,黏弹性阻尼器附加给结构的附加阻尼比与均布和迭代相比最高分别提高了61%和22%,CGA工况的顶层加速度响应与均布和迭代法相比最高分别减小了14%和12%。为高层结构风振控制优化研究提供了新思路,具有一定的理论价值和实际意义。     

大底盘双塔结构风振控制研究分析

大底盘多塔超过一定高度时属于复杂超高限结构,这类结构风工程研究多涉及风洞试验或理论研究,过程复杂且应用局限。以宁夏悦海新天地为工程背景,在ETABS建立悦海新天地双塔模型为风控对象。在空间相关性基础上,以自回归过滤技术模拟10a、50a和100a重现期风压下随机脉动风载。由相关资料确定研究对象最不利风向角,在该风向角下动力输入模拟脉动风载。对双塔结构分塔定义,输出T1和T2两个方向风振响应。结合工程提出在设备层布设5种不同黏滞阻尼器位移增效机构,确定最优安装形式。并对比在设备层以最优安装形式布设黏滞阻尼器位移增效机构、顶层布设多调谐质量阻尼器和混合控制法的减振效果。结果表明:3种风振控制措施均有效衰减结构风致振动,其中混合控制法为优控方案。     

TMD参数对高耸结构风振控制的影响

以电视塔为例，研究了被动TMD系统对高耸结构风振控制的效果和影响其控制效果的相应参数，然后对TMD参数进行了优化设计，得到了系统更加突出的控制效果。     

结构可变阻尼半主动控制

本文阐述了结构半主动控制的概念，并介绍了国内外有关结构半主动控制的研究状态，阐述了几种有关结构半主动控制的算法，包括基于经典最优控制的控制律及算法，基于变结构系统理论的滑动模太控制算法和非线性奇次系统的ｂａｎｇ－ｂａｎｇ控制算法。重点阐述了变结构系统理论和滑移面的确定及控制律的设计。     

结构磁流变阻尼半主动控制的改进算法与仿真分析

基于线性二次型最优控制理论,结合磁流变阻尼器装置的出力特点,提出了结构磁流变阻尼半主动控制的两种改进算法：以速度负反馈渐进逼近主动最优的界限滑动半主动控制算法和基于结构响应状态组合反馈的界限开关半主动控制算法。首先给出了采用磁流变阻尼器装置控制结构振动的系统框图,然后结合一个三层Benchmark模型,仿真分析其在多种地震输入工况下,LQR、磁流变阻尼两种半自动和两种被动控制下的控制效果,最后给出了Benchmark评价指标。     

基于CSI效应的直线电机驱动塔系结构风振控制研究

控制系统与结构振动的相互作用(Control Structure Interaction,简称CSI)广泛存在于结构与主动控制系统之间,然而目前在直线电机驱动的塔系结构风振控制研究中往往没有充分考虑CSI效应,使得理论控制效果与实际控制效果存在偏差。为了考察CSI效应对塔系结构风振控制的影响,首先以电磁驱动AMD系统"电-力-运动"相互关系模型为基础,建立考虑CSI效应的塔系结构直线电机驱动AMD风振控制系统模型;其次综合权衡计算效率和控制精度的关系,选取考虑低阶CSI效应模型以及最经典的LQR控制算法。在此基础上,对该塔系结构确定是否考虑CSI效应进行相应的控制分析。结果表明,CSI效应在塔系结构风振控制中起着重要的作用,制定与实际工程结合更佳的直线电机驱动AMD系统风振控制方案中需要考虑CSI效应,为以后在实际工程中推广应用提供一种新思路。     

大连国贸大厦高层水箱风振控制研究及应用

本文针对一实际工程结构———大连国贸大厦,研究了风荷载作用下调液阻尼器的减振控制作用。首先建立了该结构的简化计算模型,利用Davenport谱给出了模拟风荷载。在大厦所处位置进行多次测量,得到实际风速样本。选取其中风速较大、过程平稳的样本,对实测样本和模拟样本的频谱进行比较,验证了模拟风荷载的合理性。文中将大厦顶层的生活水箱设计成可减小结构位移及加速度反应的控制装置TLD(tuned liqu id damper),根据不同工况进行数值计算,选出最佳方案,设计出可实际应用、并达到一定减振效果的减振水箱,以提高大厦在风荷载作用下的舒适度。     

基于遗传算法优化的高层建筑风振模糊控制

本文针对高层建筑风振控制问题,应用基于遗传算法优化模糊规则库的模糊控制方法,通过MR阻尼器实现减小高层建筑风振反应. 采用双输入、单输出的模糊控制策略, 即以风荷载和其变化率为输入量, 以MR阻尼器所提供的控制力为输出量.利用基于遗传算法的优化的模糊规则库,根据作用模糊子集的推理方法进行模糊推理运算, 并采用常用的重心法进行解模糊处理.以某12层框架结构为例, 进行数值模拟分析,并与优化前的模糊控制策略和LQR最优控制策略进行比较.数值分析结果表明,利用遗传算法使优化模糊规则库得以优化,改善了模糊控制的效果,有效地减小了结构的风振反应.     

基于风速时程的体育场挑篷结构风振响应分析

依据自回归(AR)法,确立了考虑风速时程空间相关性的模拟方法,并利用Matlab语言编制了相应的程序。基于上述方法,模拟了某体育场挑篷结构的风速时程,并对所得风速时程离散值进行数理统计分析,结果表明模拟谱与目标谱吻合较好。根据结构风振响应分析的需要,将模拟风速转变为风荷载对结构进行时程分析,获得了结构风振响应,为结构抗风设计提供依据。计算表明,基于风速时程的结构风振响应分析方法可有效分析体育场挑篷的风振响应。     

相邻结构的高效阻尼控制

提出了相邻结构高效阻尼控制的概念,并基于双液缸的放大原理提出了一处相应的装置,该装置通过放大相邻结构间的振动差别,使阻尼器具有更大的变形和速度,从而更高效地工作,文章阐明了该装置的工作原理,建立了两相邻结构高效阻尼控制体系的运动方程,并对此进行了计算机仿真分析,结果表明,高效阻尼控制的概念是正常的,本文提出的控制装置是有效的,可取得远优于普通阻尼控制的效果。     

结构阻尼与材料阻尼的关系

针对固体材料在弹性阶段的内阻尼,采用材料粘弹性本构关系,通过有限单元法建立了考虑剪切变形影响的杆单元阻尼矩阵,得到了材料拉压粘滞系数和剪切粘滞系数之间的关系。我们可以通过实验测试材料的损耗因子或粘滞阻尼系数(材料阻尼),像结构质量矩阵、刚度矩阵一样通过比较确切的计算得到弹性阶段结构内阻尼的阻尼矩阵(结构阻尼),而且此阻尼矩阵既基于材料阻尼实验测试,又便于数学处理,且物理意义明确。其次,本文分析了材料阻尼对结构阻尼比影响,得到了材料损耗因子与结构模态阻尼比间的关系,并通过10层钢筋混凝土剪切型框架结构进一步给出了具体的数值结果。     

多结构联系体系的高效阻尼控制及其仿真分析

本文提出了一种用于多结构体系的,具有位移放大功能的高效被动阻尼控制装置,分析了该装置的工作原理,建立了基于这种装置的多结构被阻尼控制体系的运动方程,并对该装置的控制效果进行了仿真计算和分析,结果表明,该控制装置能充分利用体系中各了结构之间的相互作用,可以取得十分明显的减震控制效果。     

压电材料智能摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振反应的半主动控制

压电材料是一种新型智能材料。本文将压电材料和被动摩擦阻尼器相结合设计出一种新型智能摩擦阻尼器,并采用基于经典最优控制理论的半主动控制策略对高耸钢塔结构风振反应的控制进行了研究,对国内即将兴建的第一高钢电视塔──合肥翡翠电视塔进行了算例分析。为满足摩擦阻尼器对高耸钢塔结构风振控制的特殊需要、文中还建立了房耸钢塔结构的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成广义控制力作用位置矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对位移的过程中综合地运用了这两种力学模型。本文研究表明,压电材料智能摩擦阻尼器可以有效地抑制高耸钢塔结构的风振反应。     

单向张弦梁结构风振响应的时域分析

张弦梁屋盖结构自重轻,地震作用下的动力问题不是结构设计的控制因素,但是在风荷载作用下结构的动力响应较为显著,在设计中应给予足够重视。本文首先利用Matlab编程工具,模拟结构的风速时程曲线,然后利用有限元软件中的瞬态动力学分析模块对这种结构进行动力时程分析,讨论其在脉动风荷载作用下的动力响应,并将结果和频域法脉动风荷载的分析结果进行对比,验证了计算结构的可靠性。得到一些有意义的结论,供张弦梁结构的工程应用参考。     

摩擦悬吊式TMD设计及其风振控制效果

为了减轻河南艺术中心标志塔的风致振动,设计了一种新型的摩擦悬吊式TMD.文章首先详细介绍了所设计摩擦悬吊式TMD的构造和等效分析模型.然后, 利用SAP2000中的LINK单元来模拟所设计的摩擦TMD, 对其风振控制效果进行了非线性分析.分析结果表明: 所设计的摩擦悬吊式TMD, 在设计风荷载作用下,可以按照控制效果最优的原则选出最优摩擦力,而所选出的最优摩擦力能保证在0.3至2.0倍设计风荷载范围内的风荷载作用下控制效果基本达到40%以上.     

不规则高层结构基于新型电磁惯性质量阻尼器的半主动控制

为了研究新型电磁惯性质量阻尼器(Electromagnetic Inertial Mass Damper,EIMD)应用于偏心高层结构振动控制工程的可行性,鉴于半主动控制技术的优点,基于LQR主动控制算法,提出一种可行的EIMD-偏心高层结构半主动控制策略,同时研究EIMD在结构每层中安装位置不同对于控制偏心高层结构扭...     

两结构高效阻尼控制系统随机动力反应分析

对由高效阻尼装置(HEDMS)连接的两单自由度相邻结构在过滤白噪声激励下的相对位移响应进行了随机分析。在对阻尼装置滞变位移等价线性化的基础上，采用虚拟激励法计算结构响应的谱密度和互谱密度，研究了该阻尼装置各参数对位移响应方差的影响以及该装置的适用范围。     

变阻尼半主动结构控制振动台试验

在一个１：４的五层模型刚架结构上进行了变阻尼半主动结构控制振动台试验．在结构的底层安装了一个溢流阀式变阻尼控制器,输入几种不同的地震动并采用几种不同的控制算法对结构进行了变阻尼半主动控制。振动台试验结果表明,受阻尼半主动结构控制仅需要很少的电能,就可以达到较好的控制效果,是一种很有应用前景的结构振动控制方案。结合溢流阀式变阻尼控制器的特点,分析了一些因素对控制效果的影响．     

液压阻尼控制系统（HDS）用于底层柔性结构减震的试验研究

本文对文献（１￣５）提出的液压质量控制系统改进了改进，提出了液压阻尼系统，通过振动台试验研究了其为底层柔性结构的减震控制，揭示了该控制系统的减振机理及其规律。