Seismic response control of a complex structure using multiple MR dampers： experimental investigation

This paper presents an experimental investigation on semi-active seismic response control of a multistory building with a podium structure using multiple magnetorheological (MR) dampers manipulated by a logic control algorithm. The experiments are performed in three phases on a seismic simulator with a slender 12-story building model representing a multi-story building and a relatively stiff 3-story building model typifying a podium structure. The first phase of the investigation is to assess control performance of using three MR dampers to link the 3-story building to the 12-story building, in which seismic responses of the controlled two buildings are compared with those of the two buildings without any connection and with rigid connection. The second phase is to investigate reliability of the semi-active control system and robustness of the logic control algorithm when 2 out of 3 MR dampers fail and when the electricity supply to MR dampers is completely stopped. The last phase is to examine sensitivity of semi-active control performance of two buildings to change in ground excitation. The experimental results show that multiple MR dampers with the logic control algorithm can achieve a significant reduction in seismic responses of both buildings. The proposed semi-active control system is of high reliability and good robustness.     

磁流变阻尼器的半主动控制及实时混合模拟试验研究

磁流变阻尼器作为一种比较典型的半主动控制元件,具有构造简单、响应速度快、耐久性好、阻尼力大且连续可调等优点。即使地震中能源中断,磁流变阻尼器仍可以作为被动耗能装置继续工作发挥作用,可靠性高。设计合理有效的磁流变阻尼器半主动控制方法,对于整体结构的减震效果尤其重要。提出一种改进的磁流变阻尼器的半主动控制策略-改进的Bang-Bang控制策略,对装有磁流变阻尼器的减震控制3层框架结构进行了一系列的实时混合模拟试验,对多种半主动控制方法下的振动控制效果进行试验分析。试验结果表明:磁流变阻尼器对框架结构的减震效果显著,并验证了提出的磁流变阻尼器半主动控制策略的有效性。     

基于H∞理论的磁流变阻尼器半主动容错控制

建筑结构的半主动控制系统中的传感器,在强震作用下可能因出现故障而影响控制效果。以磁流变阻尼器为例,研究半主动容错控制系统的设计方法。首先,研究了基于状态观测器的半主动H∞控制器设计方法,并将之应用到建筑结构采用磁流变阻尼器的减振控制中;运用改进Bouc-Wen模型,计算磁流变阻尼器的阻尼力,通过求解一个代数Riccati方程和一个状态观测方程,得出了基于状态观测器的H∞主动控制律;再对其采用Clipped-optimal方法实施半主动控制策略。然后,针对传感器故障,利用观测器组的输出残差对故障进行在线诊断,并通过几个观测器状态值的比较得到故障的大小,并据此对传感器的测量值进行修正,从而消除故障对闭环系统的影响,最终实现半主动H∞容错控制。仿真结果表明,该方法具有很好的容错控制效果。     

新型开孔H型钢阻尼器有限元分析

设计了分别开椭圆形孔和菱形孔的2种新型H型钢耗能器,阐述了它们的构造与耗能原理。采用有限元软件ABAQUS对开椭圆形孔、菱形孔和条形孔这3种新型耗能器的耗能性能进行数值分析,研究了开孔形状、肢宽与肢高等参数对新型耗能器耗能性能的影响。分析结果表明：新型H型钢耗能器具有饱满的滞回曲线,屈服位移较小、耗能性能稳定,耗能器的屈服位移、初始刚度和等效阻尼比随各肢钢板宽度增大（或高度减小）而增大;在开孔率相近或者肢宽相同的情况下,菱形孔H型钢耗能器的等效阻尼比要比条形孔和椭圆形孔的大,且应力分布更加均匀。     

剪切钢板阻尼器研究与应用进展

文章对国内外剪切钢板阻尼器的研究与应用进展进行了综述,介绍了剪切钢板阻尼器的构造、耗能原理、性能特点、工程应用实例等,作者从所得的研究成果中重点概括了腹板宽厚比、腹板削弱情况、翼缘宽厚比、翼缘所用钢材、翼缘形状、加劲肋设置方式等对剪切钢板阻尼器耗能能力及限制腹板发生面外失稳能力的影响,同时深入分析了剪切钢板阻尼器在研究和应用中存在的问题,并指出了今后应重点研究解决的若干问题。     

MRFD半主动控制系统的时滞与补偿

时滞与补偿是基于磁流变流体阻尼器（Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｆｌｕｉｄ　Ｄａｍｐｅｒ，简称ＭＲＦＤ）的半主动控制系统优化设计中的一个重要问题。本文对此进行了研究，并通过计算实例分析了时间滞后与补偿两种情况对控制系统性能的影响，结果表明，当时滞达到１．０ｓ时，ＭＲＦＤ半主动控制系统仍具有一定的控制效果，说明该半主动控制系统是可靠的，其性能要优于完全主动控制系统，并且对时滞补偿以后系统的控制效果得到明显的改善，说明本文所述的时滞补偿方法是有效的。     

附加黏弹性阻尼与金属阻尼耗能的自复位墙结构抗震性能对比分析

相对传统结构,自复位墙结构在地震作用下具有更大的变形能力且几乎无残余位移,但其耗能能力较弱,需采用附加阻尼来增加整体耗能.目前,金属阻尼器已广泛用于自复位墙结构,其可显著减小结构大震下的地震响应,但小震下的位移和加速度减震效果不佳.因此,将小变形下即可耗能的黏弹性阻尼器应用于自复位墙结构中.设计一幢10层自复位墙结构,分别采用黏弹性阻尼器和 U 型金属阻尼器作为附加耗能构件,通过弹塑性时程分析对比采用两种耗能机制的结构地震响应.结果表明,黏弹性阻尼器可显著减小自复位墙结构在小震下的位移和加速度响应;U 型金属阻尼器在中震下开始耗能,在大震和巨震下,其减震效果会超越黏弹性阻尼器.因此,为进一步优化自复位墙结构在不同水准地震作用下的抗震性能,建议结合阻尼器的特点进行合理设计.     

长期非平稳荷载调谐质量减振阻尼器优化设计

研究外荷载为长期非平稳随机过程。考虑长期荷载的特性 ,采用 1个概率谱密度函数来反映长期非平稳随机荷载及其特征 ;概率谱密度函数是基于大量的一般谱密度函数的统计特性获得。以延长结构的抗疲劳使用寿命为目标函数 ,提出了调谐质量减振阻尼器的优化设计方法 ,这在实际工程中有着极为广阔的应用前景。本文旨在从理论上发展长期非平稳随机荷载作用下调谐质量减振阻尼器的优化设计方法 ;文中采用长期波浪实测数据 ,给出了 1个数值算例说明整个设计过程。     

近断层地震动作用下桥梁结构的组合隔震分析

为改善近断层地震动作用下隔震桥梁结构的抗震性能,基于Benchmark结构振动控制问题,研究附加黏滞阻尼器、磁流变(MR)阻尼器的组合隔震策略.非线性动力分析过程中,优化了黏滞阻尼器的阻尼系数和速度指数,并设计了分散模糊控制器来确定施加给磁流变阻尼器的电压.研究结果表明:采用黏滞阻尼器和磁流变阻尼器可提高隔震桥梁结构在...     

设置FRD建筑结构地震反应控制研究

根据摩擦型单元的力一位移一滑移量关系,建立了包含摩擦型单元的结构整体分析方法.算例分析表明,在结构中安装摩擦阻尼器可以大大地减小结构的地震反应.