强震作用下超高层建筑结构MSCSS的响应特性研究

笔者根据超高层巨型建筑结构体系的构造特点,论述了将结构振动控制原理融入巨型结构本身构造之中的构造新结构体系的方法,并采用这一方法提出了巨子型有控结构体系MSCSS(Mega-sub controlled structural system),分析了MSCSS的构造原则及控制理论背景,研究了MSCSS在罕遇地震及超罕遇地震(加速度峰值达到1000g)时的结构响应控制特性、塑性铰发生规律及结构灾变情况。通过与巨型框架结构的灾变情况相比,表明了MSCSS抵御地震作用的高可靠性及良好的经济性,也表明了将结构振动控制原理融入结构自身的构造之中、通过结构自身的功能单元实现结构响应控制的方法是合适的,是研究超高层建筑结构新体系的有效途径之一。     

超高层建筑风致振动的现场实测与数值模拟

通过采用现场实测和数值模拟方法,对某超高层建筑的风致振动特性进行研究。在建筑物顶部布置结构振动监测系统,对常态风和台风作用下的结构振动响应进行测量,分析加速度、位移幅值和结构的自振特性。以实测动力特性为基础,建立超高层建筑的等效气动弹性模型,采用平均风剖面入口,联合ANSYS和CFX对风场与建筑物的流固耦合振动进行数值模拟,得到不同顶部风速下,建筑物不同高度处的位移时程、气动力系数时程及频谱分析、尾流旋涡脱落模式。将数值模拟结果与现有的实测结果进行对比分析,表明该方法模拟流固耦合振动是可行的,并可为实际超高层建筑的抗风设计和舒适性计算提供技术依据。     

铅阻尼器在超高层结构中的应用研究

为了研究铅阻尼器在超高层结构中的耗能减震效果,采用非线性分析软件PERFORM-3D对超高层结构进行了罕遇地震作用下的有限元分析,对比了不同地震波作用下的结构弹塑性分析结果。分析结果表明:设置铅阻尼器的超高层建筑结构的抗震性能有了很大的提高,在罕遇地震作用下能够满足"大震不倒"的性能要求。研究为铅阻尼器在超高层结构中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为超高层结构的减震控制提供有益的借鉴和参考。     

环境激励下ERA方法在砌体结构振动测试中的应用研究

ERA方法是基于环境激励的结构振动测试的方法中重要的时域分析方法。主要由ERA算法对齐齐哈尔砌体结构居民房的基本模态参数进行测试。简述了ERA算法的主要思路和计算过程,介绍了相应的模态识别准则MAC,以及ERA算法在MATLAB中的实现。由ERA算法得到的模态参数与有限元建模分析结果分析比较吻合,为砌体结构在环境激励下用ERA方法测试模态参数提供了实验依据。最后,讨论了ERA方法与有限元建模分析结果出现差异的原因,以及ERA方法在环境激励下的限制和不足。     

最小剪力系数及其调整方法对超高层建筑地震响应的影响

超高层结构地震剪力响应由振型分解反应谱法得到的结果经常不能满足规定的最小剪力系数要求。为此,文章简述剪力系数的概念和调整方法,以具有不同剪力系数的两个模型对比分析结构弹性、弹塑性地震响应差异,探讨剪力系数对超高层结构地震响应的影响。以通过强度和刚度调整使最小剪力系数满足规范要求的两个模型,分析不同调整方法引起的结构响应的合理性。结果表明:满足最小剪力系数的结构的弹性基底剪力大、层间位移角较小,结构的弹塑性位移响应也较小,受力状态优于不满足最小剪力系数的结构,安全性得到了提高。结构弹性倾覆力矩需求和弹塑性基底剪力按刚度调整大于按强度调整;结构弹塑性最大顶点位移和层间位移角响应相差不大,但出现刚度大,层间位移角也大的与抗震理论相悖的情况;在满足抗震要求的情况下,构件的受力状态则是按强度调整更优,构件截面更加经济合理。     

基于数学去噪后模拟地震信号测试混凝土结构抗震性能的研究

针对当前混凝土结构建筑抗震性能测试方法存在的测试结果准确率较低的问题,提出一种新的测试方法,利用小波函数的伸缩平移操作得到一个函数族,对模拟地震信号进行小波变换。当函数族组成一个标准的正交基时,从连续小波变换中对地震信号进行重构,将去噪后的地震信号作为检测混凝土结构建筑抗震性能的信号样本。利用单自由度体系的动力平衡方程对地震的位移反应、速度反应加速度反应以及恢复力进行求解,通过强度折减系数计算公式和结构最大弹性反应计算公式,计算混凝土结构建筑的强度折减系数和结构最大弹性反应,最后在震动台上对混凝土结构建筑抗震性能进行测试。测试实验结果表明,所提方法可以实现对混凝土结构建筑抗震性能的测试,且测试结果准确程度较高。     

BIM技术在低层建筑环境振动特性分析中的应用

为了更好地实现绿色节能建筑设计与建设,提出基于BIM技术的低层建筑环境振动特性分析方法.利用BIM技术进行建筑建模:导入场地环境信息,并构建关联模型;对建筑设计方案进行设计;制定建筑工程的BIM方案文档、模型建立计划和碰撞检测,并深化节点详图,对管线进行检查.以某市交通枢纽高铁站为测试点,结合BIM建筑集成建模和地铁列...     

自标定法在低频振动传感器参数校准中的应用

介绍了自标定法在低频振动传感器参数校准中的应用,阐述了该方法用于校准的理论依据及适用范围,并将自标定法获得的校准数据和用振动标准装置获得的校准数据进行了比较,通过实测数据证实了自标定法的标定结果在一定的频率范围内是可信的.由于自标定法不需要复杂的标定设备,简单方便,因此具有较好的实用价值.最后,分析了自标定法的误差来源...     

珠江黄埔大桥模态频率连续监测中的温度影响Ⅰ:频率识别

为研究环境温度对珠江黄埔大桥频率监测的影响,首先要对大桥模态频率进行连续识别。珠江黄埔大桥上架设的监测系统为强震动台阵,相较于其他健康监测系统测点较少,因此,应基于强震动台阵系统的特点,选取合适的方法对大桥频率进行识别。本文通过对比分析平均正则化功率谱法(ANPSD)、频域分解法(FDD)和协方差驱动的随机子空间法(Cov-SSI)的识别结果,择优应用于珠江黄埔大桥的频率自动识别中。采用珠江黄埔大桥强震动台阵记录的2013年4月至11月加速度响应数据进行频率识别,识别结果可用于观测和研究大桥频率在环境影响下的波动情况。     

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。     

从一个野外试验看不同检波器的差异——以DSU3与20dx为例

数字检波器是近年来发展起来的一种新型检波装置.为了对比数字检波器与普通模拟检波器的差别,我们选择数字检波器DSU3与模拟检波器20 dx进行了一个针对性的野外试验.从试验结果上来看,二者主要存在四个方面的差异.通过分析差异的原因,我们认为模拟检波经过多年的应用,从理论认识到实践操作都非常成熟,但是存在容易受到电磁干扰、信号串音、漏电等现象;同时,即使经过‘类检波器反褶积’后,模拟检波器仍然难以补偿数据的‘极低频’部分;模拟检波器的灵敏度有待于进一步提高,以便降低电噪声在全部信号中所占的比例,提高信噪比;数字检波器确实在电学指标方面取得了一些进步,尤其在灵敏度、线性畸变、线性频带范围、适量保真度等方面;但是,数字检波器在耦合效应,一致性、稳定性或者抗干扰能力均存在一些问题.同时,在石油勘探中‘强噪音’以及‘多次覆盖’的双重背景下,受当前处理能力的限制,检波器电学性能方面的‘极高指标’,并不能保证地震数据的‘极高质量’.我们的研究表明:使检波器更小、更轻、更好耦合的努力与电学指标的改进具有同等重要的意义;具有良好的电学性能,更好的耦合参数,稳定性好,耐用,价格合理的检波器是我们追求的目标.     

高层建筑抗拉隔震支座国内外研究现状

简要概述了传统隔震支座在高层及超高层应用中存在的不足及相应的解决对策,重点介绍抗拉隔震支座国内外的研究现状,最后指出目前抗拉隔震支座研究存在的问题。     

地震预警仪观测地脉动差异与评估场地条件的可行性研究

根据台站场地条件进行地震动参数校正,有助于提高地震预警的有效性和准确性。针对我国地震预警台网中部分台址场地条件信息不完整及观测仪器的多样性,通过采用不同灵敏度的力平衡式加速度仪、速度仪和MEMS烈度仪,同时进行大量不同类别场地的地脉动观测,多角度对比分析时、频差别,探讨基于地震预警仪观测地脉动评价场地条件的可行性。结果表明,加速度仪灵敏度越高,H/V谱比卓越频率越易识别;速度仪与力平衡式加速度仪观测的地脉动,三分向傅氏谱和H/V谱比的谱形与卓越频率均一致;与TAG-33M强震仪相比,TMA-53烈度仪观测的地脉动整体幅值略高,波形较差,但随着振幅增大趋于一致;在近80%的场地上,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动傅氏谱卓越频率相差＜0.5 Hz;当幅值均方根值＞0.05 Gal时,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动竖向和水平向傅氏谱均趋于一致;当幅值均方根值为0.02 Gal～0.05 Gal时,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动竖向和水平向傅氏谱谱形均有较高的相似性;当幅值均方根值＜0.02 Gal时,TAG-33M强震仪与TMA-53烈度仪观测的地脉动傅氏谱谱形相差较大,相似性低;依据TAG-33M强震仪观测地脉动H/V谱比的卓越频率判定场地类别,准确率达83.3%;TMA-53烈度仪观测地脉动的H/V谱比过于平坦,大多数场地上卓越频率识别困难。     

高层建筑物沉降监测数据分析

通过对高层建筑物的沉降进行跟踪观测,获得建筑物沉降的准确数据.分析地基在不同荷载作用下随时间沉降的规律,为高层建筑物施工和运营安全提供数据保证.通过对建筑物野外观察及沉降数据讨论,分析建筑物沉降原因.     

基于微机电加速度计的地震烈度计

为了实现破坏性地震强度的速报,提高地震应急响应效率,指导抗震救灾,设计一种新型地震烈度计。采用性价比较高的微机电加速度计MODEL-1221作为地震传感器,利用4个通道的同步24位模数转换器ADS1274进行地震信号转换,使用32位嵌入式处理器AT91RM9200作为地震事件的判定和烈度参数计算的平台,保证仪器整体性能,能够满足地震烈度速报需要;此外,该地震烈度计具有开关量输出,可以作为地震紧急处置系统的地震开关来使用,实现一机多用,一机多能。     

典型高层住宅强震和脉动响应对比

高层建筑结构的动力特性是指它的自振频率、振型及阻尼比。高层建筑结构的动力特性测试,目前主要采用脉动测试的方法。长宁地震后,密集的余震为原型结构的强震响应测试提供了基础。文中在邻近震中选取某高层剪力墙结构,首先进行系统的脉动测试,识别了主要的模态参数;然后通过流动观测强震仪获得了多组超过设防水准的地面运动及对应的结构响应,据此提炼的模态参数与脉动识别的结果差异不大,但是信号频谱的形态差异很大。脉动时,结构低阶模态频率占主导,而强震响应时高阶模态或地面输入的卓越频率占主导。所得结果可供抗震设计时参考。     

用主动调频质量阻尼器控制高层建筑的风致振动

本文提出了用于高层建筑风振动控制的主动调频质量阻尼器（ＡＴＭＤ）设计的一种简单方法。从ＴＭＤ的工作原理出发,在物理意义上显式定义主动控制力的构成,基于结构的ＳＤＯＦ模型和广义脉动风力的高斯白噪声假定,在频域的以最小化结构顶层位移方差为设计目标,对控制力增益进行参数优化,得出控制力增益的封闭解,文中提出了以维持ＴＭＤ行程恒定为目标进行参数选择的设计方案,一超高层建筑作为算例给出,数值分析表明,所设计