巨型框架多功能減振結構風振控制研究.pdf

1、巨型框架多功能減振結構是一種新型的結構體系,在這種結構中,以電梯間和樓梯間等豎筒作為主框架柱,以每隔若干樓層設置的巨型梁作為主框架梁;次框架支撐在主框架上.為了減輕巨型框架在地震和風作用下的振動,提高其減振能力,在主次框架間設置了減振耗能裝置,使各個次框架如同巨大的質量塊,與主框架一起形成一個大型的調頻質量系統(tǒng),整個結構既具有調頻質量減振的功能,又具有基礎隔振和阻尼耗能減振的功能.這種新型的結構體系為國內外首創(chuàng),已獲得國家發(fā)明專利.本文

2、提出了巨型框架多功能減振結構主框架剛度矩陣動力分析的桿系-層模型.對巨型框架多功能減振結構進行了隨機振動分析,得出下列結論:(1)影響次框架頂部無阻尼器的減振結構主框架振動位移及加速度的主要因素是次框架與主框架的頻率比及隔振層的阻尼比.(2)影響次框架頂部無阻尼器的減振結構次框架頂層振動加速度的主要因素是隔振層的阻尼比,次框架與主框架的頻率比對次框架頂層振動加速度影響稍小.(3)影響次框架頂部設置阻尼器的減振結構主框架振動位移及加速度的

3、主要因素是次框架與主框架的頻率比及粘彈性阻尼器的阻尼系數(shù),隔振層的阻尼比對主框架振動位移及加速度的影響稍弱.(4)影響次框架頂部設置阻尼器的減振結構次框架樓層振動最大加速度的主要因素是次框架與主框架的頻率比、粘彈性阻尼器的阻尼系數(shù)和隔振層的阻尼比.理論分析表明,在脈動風作用下,(1)對于次框架頂部無阻尼器的減振結構,主框架頂部的最大加速度反應可以減小50％~70％左右,減振結構主框架頂部的最大位移反應最大可以降低30％~35％左右.減振

4、結構還可以降低次框架的加速度反應.(2)對于次框架頂部設置阻尼器的減振結構,主框架頂部的最大加速度反應可以減小60％~70％左右,減振結構主框架項部的最大位移反應最大可以降低35％~40％左右.減振結構還可以降低次框架的加速度反應.為了能進一步提高減振結構在脈動風作用下的減振效果,本文研究了巨型框架多功能減振結構的半主動控制問題,提出了能對結構進行位移、速度、及加速度聯(lián)合反饋的兩種最優(yōu)控制算法,即線性最優(yōu)控制算法和瞬時最優(yōu)控制算法,在此

5、基礎上,將巨型框架多功能減振結構中的阻尼器設置為可調阻尼器,通過自動調節(jié)阻尼器的參數(shù),實現(xiàn)對結構體系脈動風振反應的半主動控制,并在控制中采用了時滯補償,同時對Riccati方程的求解作了改進,并對改進后Riccati方程求解進行了誤差控制,結果表明半主動控制效果優(yōu)于被動控制和相應的抗振結構,是一種比較有前途的結構控制形式.本文研究表明,巨型框架多功能減振結構,在平均風作用下,主框架將產生小于相應抗振結構的彎矩、剪力和靜位移.次框架將產生

6、稍大于相應抗振結構次框架的彎矩、剪力.本文針對脈動風作用下具有較強減振能力的多功能減振結構,分別作了ELcentro地震波和Taft地震波作用下的時程反應分析,結果表明:在脈動風作用下具有顯著減振能力的巨型框架多功能減振結構,在地震作用下同樣具有較強的減振效果.綜上所述,巨型框架多功能減振結構,不管是在風作用下還是在地震作用下,其減振效果都是比較顯著的,采用的振動控制方式是比較合適的,應當可以認為,巨型框架多功能減振結構是一種比較有發(fā)展