附加柱对巨-子型控制结构体系的影响

针对巨型梁的大跨度问题,在巨-子型控制结构体系中设置附加柱,形成一种新的巨-子型控制结构体系。建立该结构体系在脉动风作用下的振动方程,基于随机振动的复模态理论,推导位移和加速度响应谱及均方响应的表达式。并通过一数值算例,讨论了附加柱刚度变化对主结构和子结构产生的影响。     

巨-子型控制结构体系在竖向地震作用下的反应分析

分析了竖向地震作用下巨-子型控制结构体系MSCSS(Mega-sub eontrolled structural system)的反应机理,提出了带附加柱的MSCSS.采用串并联质点系计算模型,对带附加柱与不带附加柱MSCSS进行了时程对比分析,计算结果表明:带附加柱与不带附加柱MSCSS相比,带附加柱MSCSS不仅可以在结构上解决巨型梁的大跨度问题,而且在竖向地震下具有较好的控制效果.基于随机振动复模态理论,采用非平稳地震动模型,进一步探讨了带附加柱MSCSS的子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对结构反应的影响,研究表明子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对带附加柱MSCSS巨型梁的位移和加速度响应的影响均十分显著.     

叠层橡胶支座特性对巨——子结构减震效果影响

通过考虑叠层橡胶支座和巨-子控制结构体系的非线性特性及相互影响,建立了结构体系模型,并通过改变叠层橡胶支座刚度、阻尼等动力参数,进行巨-子控制结构体系地震响应时程分析,对采用叠层橡胶支座隔震的巨-子控制结构体系的地震响应规律和特点进行了系统的研究。研究结果表明：叠层橡胶支座的刚度、阻尼等动力特性对应用叠层橡胶支座巨-子控制结构体系的减震效果起重要作用。     

采用摩擦阻尼器的MSCS在地震作用下的控制性能研究

位移响应和加速度响应是结构振动控制的2个重要指标,为了更进一步控制巨-子型结构的振动响应,文章选用摩擦阻尼器,均匀布置于主子结构中,确定了采用摩擦阻尼器的巨-子型结构控制方案。建立了有限元模型,通过有限元分析软件SAP2000,对巨-子型有控结构进行了多遇地震作用下的弹性动力时程分析,研究了摩擦阻尼器控制方案的控制效果和控制特点,以及各层阻尼器的滞回特性。对比普通框架表明,结构控制方案合理可行,能有效控制结构振动响应。     

巨-子型控制结构体系风振的半主动控制研究

研究了利用磁流变阻尼器对巨-子型控制结构体系风振反应进行半主动控制的分析方法,建立了随机脉动风荷载下结构体系的振动控制方程,利用随机振动理论对脉动风荷载进行了计算机模拟,并采用基于经典最优控制理论的限界Hrovat最优半主动控制算法对结构体系风振反应的控制进行了研究.算例分析表明:采用磁流变阻尼器对巨～子型控制结构体系进行半主动控制后,主结构顶层的位移和加速度控制的减振率VAR分别为29.65%和68.09%,第2个子结构和第3个子结构顶层加速度控制的减振率VAR分别为40.18%和70.05%,有效地减小了结构体系的风振反应.     

水平地震作用下巨-子型有控结构的动力响应研究

针对巨-子型有控结构存在的因子结构加速度过大及位移过大可能会造成主、子结构碰撞的问题,本文设置了一种实际的粘滞阻尼器,分析水平地震作用下其对巨-子型有控结构动力响应的控制效果,通过改变粘滞阻尼器的安装位置,进一步讨论了粘滞阻尼器安装位置对其控制效果的影响,研究表明：粘滞阻尼器的设置不会影响子结构的调频作用,且能改善巨-子型有控结构的控制效果,减小主结构位移、子结构加速度响应,其在结构中的安装位置对控制效果影响显著。     

竖向非平稳地震下巨型框架有控结构动态特性分析

巨型框架有控结构是近几年人们较为关注的一种新型抗震结构体系.该结构横向跨度很大,且很多约束被解除,在竖向地震力下其巨型梁动态特性亟需研究.文章提出附加柱数量、次结构楼层数量及巨型梁抗弯刚度是影响巨型梁动力响应的重要参数.基于非平稳地震作用情形,分别研究了这些参数对巨型梁动力特性的影响.通过三维曲面图直观地描述了不同时间段上巨型梁动力响应受各参数影响的规律.研究结果表明:附加柱数量存在优化值,当附加柱数量是满布时数量的20%～30%时,巨型梁动力性能最好;巨结构动力响应随次结构楼层数增多而增大;巨型梁刚度也存在优化值,但作者建议该值应结合结构的竖向承载力来考虑选取.     

非平稳地震作用下巨型-子控制结构体系反应分析

利用复模态方法,对巨型-子控制结构体系和普通巨型框架结构进行了非平稳地震作用下的对比分析,主框架顶层的位移响应降低了95.70%,加速度响应降低了24.08%;证明这种新的结构体系对地震作用的有效控制,对结构安全性和舒适度均有明显提高.探讨了次框架的剪切刚度与耗能阻尼器的阻尼对结构地震响应的影响,当次框架与主框架的剪切刚度比大于0.15并避开0.4;耗能阻尼器与次框架的首层阻尼比为1.0～3.0,结构的地震响应可以得到进一步的控制,给出的合理范围对结构设计起到了指导性作用.     

一种新型结构体系在随机激励下的控制参数特性研究

以(日本)东京市政厅(传统普通巨型框架结构)为原型,在此结构基础上设计了相应的巨-子型有控结构体系PMSCSS(Passive Mega-Sub Controlled Structural System),对其在随机脉动风荷载激励和随机平稳及非平稳地震激励下的控制效果分别进行了对比计算研究,并讨论了相对结构参数,如主子结构质量比、主子结构刚度比对PMSCSS位移及加速度响应控制效果的影响。研究结果表明,与传统普通巨型框架结构体系相比,PMSCSS在随机脉动风荷载激励下主结构的位移响应控制率可达61.5%~67%,子结构位移响应控制率可达53.9%~58.4%,子结构加速度响应控制率可达45.2%~57.5%;在随机地震荷载激励下主、子结构的位移响应控制率分别可达70%和34%,其相应的加速度控制率为50%和56%,以上数据充分说明了PMSCSS在控制位移、加速度响应方面具有显著效果。     

基于DMF研究地震作用下MSCSS的控制特性

通过对巨子型结构体系(mega-sub controlled structure system,即MSCSS)的动力学方程进行推导,利用拉氏变换得到系统的传递函数,进一步表示出该新型控制结构体系在地震作用下所特有的位移动力放大系数(dynamic magnification factor,即DMF)表达式,以DMF为指标从理论层面揭示MSCSS的频域控制特性及动力响应特征。通过算例基于DMF分析主结构与子结构的参数(质量比、刚度比、附加阻尼比)设置对MSCSS调谐减震性能的影响,为建构不同层数MSCSS及合理的实体模型提供理论依据。     

巨-子结构控制体系的参数优化及随机响应灵敏度分析

为了研究巨-子结构控制体系中隔震层的最优参数,建立了巨-子结构控制体系的动力微分方程,基于遗传算法理论以基底剪力最小为优化目标对结构的物理参数进行了优化.采用虚拟激励法和摄动法,分析了巨-子结构控制体系平稳随机响应对各参数的灵敏程度.通过主结构层问位移方差、隔震层层间位移方差、子结构顶层绝对加速度方差对各参数的敏感程度分析表明,各响应对子结构的层刚度敏感性最小,而对子结构层质量、隔震层层刚度以及隔震层阻尼较为敏感.     

附加非线性粘滞阻尼器的非线性滞回系统的等效线性化

以附加非线性粘滞阻尼器的单自由度非线性滞回系统为对象,建立其地震下位移响应计算的等效线性化方法。非线性主体结构等效为线性弹簧单元与线性粘滞单元构成的Kelvin模型;非线性粘滞附加体系分两步等效:1)等效为Maxwell模型表示的线性粘滞附加体系;2)将线性粘滞附加体系等效为线性粘滞Kelvin模型。附加体系的两种等效模型与主体结构组合得到结构系统的两种等效模型(模型A和模型B)。基于稳态响应推导了两种等效模型各单元的参数表达式,通过共振曲线比较了两种等价模型的精度。对48种具有不同周期、支撑刚度比和速度指数的结构系统,考虑3种延性系数,输入8条地震波,实施共计1 152种工况的弹塑性时程分析,根据时程分析结果对基于稳态响应的等价阻尼比进行修正。修正后的等价参数可有效地用于预测原非线性结构系统的地震位移响应。     

基于递归神经网络的减震结构模糊控制研究

根据神经-模糊控制理论和减震结构混合控制理论,利用基于弹塑性时程分析自动提取减震结构模糊控制规则的方法获取原始训练样本,能考虑不同地震动特性的影响.应用带偏差单元的递归神经网络(RN-NWBU)形成减震结构模糊控制规则的关系生成方法和推理合成算法,能够实现神经网络驱动的混合控制结构体系模糊推理,从而能实现神经-模糊控制器的设计,应用装设有神经-模糊控制器的系统能够在线控制结构地震反应.通过半主动调谐质量阻尼器(SATMD)与消能减震相结合的混合控制结构体系的数值仿真分析,可看出本文方法能有效地在线控制结构地震反应.本文对推动结构控制理论的发展具有重要意义.     

爆炸荷载下建筑结构的振动控制及分析

为了提高爆炸荷载作用下建筑结构的安全性,采用调谐液柱阻尼器(TLCD)作为被动和半主动控制装置,分析了TLCD-结构的抗爆性能。基于TLCD的力学性能,建立了爆炸荷载作用下TLCD-结构的动力学方程;提出了可行的半主动控制策略;对12层框架结构在爆炸荷载作用下的动力响应进行仿真分析。结果表明:TLCD装置能够有效地控制结构在爆炸荷载作用下的动力响应;半主动控制效果明显优于被动控制效果。     

沿海强风区连体高层建筑风致响应研究

开展了强风作用下连体高层建筑风致动力响应的研究。以东南沿海地区某实际高层连体建筑为实际工程背景,建立了塔-廊体系有限元模型。采用子空间迭代法分析了塔-廊体系自振频率及振型特点,采用CFD方法进行了该连体结构的风荷载模拟,并在此基础上进行了塔-廊体系风致响应分析。结果表明：塔楼峰值响应随楼层高度增加而逐渐增大。由于塔楼结构存在一定程度的扭转响应,水平方向上各层不同位置的节点峰值响应存在一定差异。     

钢筋混凝土异形柱框架—抗震墙结构体系—一种中高层住宅结构体系的推荐方案

通过对某一拟建中高层大开间钢筋混凝土结构住宅的4种结构设计方案进行的计算，分析与对比，提出了钢筋混凝土异形柱框架-抗震墙结构体系，该结构体系具有整体性好、抗侧刚度大，受力合理，抗震性能优良等特点，并且在地震发生时抗震墙形成的筒体将分担大部分的剪力，从而有效地减小异形柱所分担的剪力，并减轻地震作用对异形柱所造成的破坏，可以将该结构体系作为中高层住宅结构体系的推荐方案。     

脉动风载下巨子式新型结构承载方案研究

提出巨子式新型结构在抵抗风荷裁作用时存在2种承栽方案:①风力仅由巨结构承担;②由巨-子结构共同承担.对比研究了脉动风作用时2种承栽方案下的新型结构的动力响应谱.研究了不同承载(风载)方案时,子结构刚度对新型结构动力响应的影响规律,并分析了2种承裁方案下新型结构动态特性上的异同点.研究结果表明:巨子式新型结构采用巨-子结构共同承担风裁方案时,比单纯依靠巨结构承受风栽具有更好的控制效果;2种承载方案下,子结构刚度对巨子式新型结构动态特性影响规律一致.     

钢筋混凝土框架柱端剪切破坏震害分析及对策

为避免钢筋混凝土框架柱在地震中因填充墙附加剪力导致剪切破坏,本文总结了近年来国内外破坏性地震中出现的典型柱端剪切破坏震害,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟,据此分析了框架柱端剪切破坏的受力机理,并以鲁甸地震中的一栋严重震损的实际结构为例,采用ABAQUS对典型填充墙框架进行了水平推覆模拟和受剪承载力计算.分析表明,填充墙附加剪力是造成框架柱端剪切破坏的主要原因.依据分析结果和已有试验成果给出了考虑填充墙附加剪力的柱端剪力荷载计算公式.震损结构案例分析表明,忽略填充墙附加剪力可能导致结构的抗倒塌能力严重下降,本文填充墙附加剪力公式计算结果与有限元分析结果及实际震害符合较好,可供工程设计参考.     

基于响应面并行子空间设计的载人潜水器优化

为提高载人潜水器的设计效率和综合性能，确定了一型载人潜水器的设计参数，分析了学科与学科、学科与系统之间的关系，完成了基于多学科设计优化思想的载人潜水器学科分解，建立了载人潜水器结构设计矩阵。利用响应面模型建立了艇型与推进、结构等学科的学科分析模型，利用公式建立了其他学科及系统层分析模型。以艇重为目标函数，分别建立了基于响应面并行子空间设计和基于并行子空间优化的载人潜水器优化框架，可实现优化过程中的近似模型更新，以提高求解效率及精度。利用上述2个框架进行了优化求解，结果表明：相比初始方案，并行子空间设计并行子空间设计减重为7.822%、并行子空间优化减重为7.311%,但并行子空间设计在计算精度、求解效率和最优解获取的概率等方面更具有优势。     

速度脉冲地震下偏心重力柱-核心筒结构的 弹塑性地震响应分析

研究了结构偏心和速度脉冲强震双重不利因素对新型重力柱-核心筒结构体系地震响应的影响。选取3条速度脉冲和对应的3条非速度脉冲地震记录作为地震动输入,采用CANNY软件对偏心重力柱-核心筒结构进行了非线性动力时程分析,研究速度脉冲效应和偏心率对弹塑性地震响应的影响规律。研究结果表明,速度脉冲地震下的结构层间剪力、层间位移、层间扭矩和层间扭转角均明显高于非速度脉冲地震下的对应值。偏心率对结构弹塑性抗震需求影响显著。顶点位移、层间位移角、层间扭矩和层间扭转角随着偏心率的增大而增大,层间剪力则呈现出减小的趋势。因此,在新型重力柱-核心筒结构设计中,应考虑速度脉冲地震和偏心率的影响。