Integrated intelligent control analysis on semi-active structures by using magnetorheological dampers

The control strategy is very important for semi-active control or active control systems. An integrated intelligent control strategy for building structures incorporated with magnetorheological (MR) dampers subjected to earthquake excitation is proposed. In this strategy, the time-delay problem is solved by a neural network and the control currents of the MR dampers are determined quickly by a fuzzy controller. Through a numerical example of a three-storey structure with one MR damper installed in the first floor, the seismic responses of the uncontrolled, the intelligently controlled, the passive-on controlled, and the passive-off controlled structures under different earthquake excitations are analyzed. Based on the numerical results, it can be found that the time domain and the frequency domain responses are reduced effectively when the MR damper is added in the structure, and the integrated intelligent control strategy has a better earthquake mitigation effect.     

设置磁流变阻尼器的结构地震响应分析

研究了弹塑性系统的恢复力数学模型及磁流变阻尼器的力学模型,对设置和未设置磁流变阻尼器的3层框架结构进行了仿真分析.结果表明,在地震作用下,磁流变阻尼器可以减小结构水平位移,且安置在不同位置,抗震效果也不同.     

超大跨度斜拉桥纵向减震耗能塔、梁连接装置研究

在苏通大桥的塔、梁连接处分剐设置弹性连接装置和阻尼器.并选择恰当的弹性连接装置的弹性刚度以及阻尼器参数,利用Maxwell阻尼模型模拟黏滞阻尼器的滞回耗能特性,通过结构非线性地震分析的方法,对比了弹性连接装置与黏滞阻尼器的减震效果,分析表明弹性连接装置和阻尼器均能有效地减小梁端的地震位移,但阻尼器的效果更为理想.     

墙趾可更换竖波钢板剪力墙抗剪承载力

针对钢板剪力墙在地震作用下墙趾容易出现应力集中,导致剪力墙局部屈曲和脆性破坏的问题,设计墙趾可更换竖波钢板剪力墙,即在剪力墙墙趾塑性区安装耗能阻尼器. 通过拟静力试验将墙趾可更换竖波钢板剪力墙与传统竖波钢板剪力墙的抗震性能进行对比. 研究墙趾可更换竖波钢板剪力墙的破坏模式、滞回性能、延性和耗能能力、强度和刚度退化以及墙趾阻尼器的可更换性. 试验结果表明：与传统竖波钢板剪力墙相比,墙趾阻尼器的安装不仅可以显著提升墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗侧刚度,也能进一步加强其抵抗面外失稳的能力. 利用ABAQUS有限元软件详细讨论墙趾可更换竖波钢板剪力墙波形钢板厚度、波角、阻尼器腹板厚度对抗剪承载力的影响,并给出墙趾可更换竖波钢板剪力墙的抗剪承载力计算公式.     

基于MIDAS设置阻尼器的刚框架地震时程分析

为了验证粘弹性阻尼器对结构消能减震作用的效果,通过运用有限元分析软件MIDAS/GEN建立典型六层钢框架模型,对设置粘弹性阻尼器和未设置粘弹性阻尼器的两种结构分别进行地震作用下非线性时程对比分析.分析的结果从各种方面显示了粘弹性阻尼器对结构效能减震的优越性.     

耗能框架体系的动力分析

研究了带有金属阻尼器及其与粘滞流体阻尼器串并联组合平面框架体系。分别采用Bouc-Wen模型和粘滞阻尼模型模拟金属和粘性流体阻尼器的滞回特性,建立耗能体系的动力分析方法。数值分析表明,阻尼器采用并联组合方式对位移和加速度的减振效果要优于串联组合方式。     

基于增量动力分析法的高层建筑-阻尼器系统地震易损性分析

高层建筑在远场强地震下可能发生严重震害,通常在建筑中设置阻尼器实现消能减震,降低建筑物主体结构地震响应以减轻震致破坏。现行建筑抗震设计规范已经给出了建筑中阻尼器的通用设计方法,然而,建筑-阻尼器系统在强地震下的实际响应是否与设计结果有所偏差、在同一设防目标下不同类型阻尼器的性能是否存在差异尚不清楚。基于现行建筑抗震设计规范,设计了20层钢框架结构以作为阻尼器性能评估的Benchmark模型,并以同一减震目标设计了3类典型阻尼器：摩擦阻尼器、粘滞阻尼器和防屈曲支撑,基于所拟合的阻尼器试验曲线,对阻尼器进行参数设计,给出了典型阻尼器的数值模型。基于场地类型选取了10条地震动进行增量动力分析,对比评估了3类典型阻尼器对结构抗倒塌性能的控制效果。采用基于位移的结构性能水准评价指标,研究了3类典型阻尼器的减震控制效果,结果表明,对于采用基于中国规范设计的高层建筑-阻尼器系统,速度型的粘滞阻尼器控制效果最优,位移型的摩擦阻尼器和防屈曲支撑次之,且性能相近。     

自锚式悬索桥动力特性及减震效果

采用时程分析法针对自锚式悬索桥的动力特性进行了试验和理论分析,并分析了非线性黏滞阻尼器对该桥型抗震能力的影响.结果表明,采用梁杆单元建立的悬索桥计算模型可有效地进行结构的地震响应分析,具有良好的可靠性.在主桥纵向设置参数合理的非线性黏滞阻尼器可有效地减小结构在地震作用下控制部位的相对位移,不同程度地改善了结构墩柱部位的地震反应效应,黏滞阻尼器耗能减振效果良好.     

粘弹性阻尼器控制的不规则结构扭转分析

如何控制不规则结构在地震作用下的扭转作用是结构抗震设计中经常遇到的问题。本文根据粘弹性阻尼器原理,通过有限元软件SAP2000对附加粘弹性阻尼器的不规则结构进行地震作用下的扭转分析,得出了粘弹性阻尼器可以有效地控制不规则结构在地震作用下的扭转变形。     

强震下流体阻尼器对矮塔斜拉桥的减震效果

天津永定新河特大桥主桥所在地的地震基本烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.20g。为了解决其抗震问题,设计地震分组为第一组,场地土类型为中软土、场地类别为Ⅲ类,属抗震不利地段。永定新河特大桥的主桥为矮塔斜拉桥,采用混凝土结构,自重较大,由强震产生的水平地震力十分不利,相关构件尤其是下部墩柱基础很难承受,因此采用了粘滞流体阻尼器的减震技术。本文通过商用有限元软件ANSYS对其进行有限元动力分析,对结构在阻尼器控制下结构的安全性进行了定量分析,通过对比分析结果,从理论上验证了采用粘滞流体阻尼器后,有效地降低了结构的地震力,提高了桥梁的安全性,使其在大震作用下基本处于弹性状态。     

罕遇地震下石化钢结构减震的关键影响因素

在强烈地震作用下,炼油厂的石化钢结构可能发生破坏,导致较大的经济损失,并易引发严重的次生灾害。为降低石化钢结构的地震风险,结合石化钢结构的特点,以某大型炼油厂重整装置反应器为例,建立有限元分析模型,设置黏滞阻尼器进行罕遇地震下的减震设计,并分析了阻尼器的设置位置、数量和阻尼参数等影响因素。研究结果表明,黏滞阻尼器所在楼层的层间剪力和层间位移角显著减小,布置在结构底部的减震效果优于布置在中、上部;随着阻尼器数量的增加,层间剪力和层间位移角都会随之减小,但减少幅度逐渐降低;阻尼系数对石化钢结构减震效果的影响大于阻尼指数,减震设计中宜优先调整阻尼系数以获得较好的抗震性能。     

碟形弹簧竖向减震装置的性能试验研究

基础隔震技术是目前应用最广泛的结构控制方法,但是,目前这种技术只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。为改善隔震技术在隔离竖向地震中的限制,研制了一种由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置,并对其进行了在静载和动载作用下的力学性能试验研究,给出了该装置在竖向静力和动力作用下的等效刚度和阻尼比,建立了恢复力模型,试验研究表明,碟形弹簧竖向减震装置能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题,力学性能优良且稳定,加工制作容易,是一种比较理想的竖向减震装置。     

等强度折减下延性结构的位移放大系数

为方便地由弹性位移计算最大弹塑性位移反应,对等强度折减的双折线弹塑性滞回模型的单自由度(SDOF)体系在地震作用下的弹塑性位移响应进行分析,得到不同标准化周期、场地类型、强度折减系数、阻尼比、后期刚度和二阶效应等不同参数组合的位移放大系数Cd2谱.结果表明,Cd2在固定周期处各强度折减系数所对应的数据点均服从对数正态分布;Cd2随着阻尼比(除短周期)的减小而减小,随着后期刚度的增大而减小;二阶效应的存在将导致Cd2显著增加.为分析不同滞回模型对Cd2的影响,又计算反向加载时刚度退化的修正克拉夫(MC)滞回模型、剪切滑移(SSP)和无任何耗能能力的双线性弹性(BIL)模型下的Cd2谱,与理想弹塑性(EPP)下的Cd2进行对比,发现EPP的Cd2在4类模型中是最小的.     

反复荷载作用下剪切板阻尼器的抗剪极限强度

为了使剪切板阻尼器具有稳定的滞回耗能特性,避免其腹板发生局部屈曲,提出了一种考虑翼缘抗弯承载力贡献的剪切板阻尼器抗剪极限强度计算公式,为剪切板阻尼器的设计与应用提供了参考.剪切板阻尼器作为消能减震装置应用于建筑和桥梁等工程结构,可有效减轻地震破坏作用.基于通用有限元程序ABAQUS,对反复荷载作用下单侧布置1、2或3对双向加劲肋的剪切板阻尼器进行了一系列的精细化有限元计算与分析.计算模型考虑了初始变形和残余应力两种初始缺陷,采用修正双屈服面模型描述反复荷载下的钢材料本构关系.研究结果表明,翼缘所承担的剪力约占总抗剪承载力的13%~28%,设计时不能忽略.     

带自复位耗能连梁的剪力墙结构的抗震性能

为了减小强地震作用下钢筋混凝土联肢剪力墙的连梁结构损伤,实现震后结构功能的快速恢复,提出了一种兼具自复位和耗能功能的新型自复位耗能连梁。新型自复位耗能连梁在跨中安装了由形状记忆合金绞线和粘弹性耗能单元并联而成的新型复合自复位阻尼器。以一榀10层双肢剪力墙结构为例,对连梁跨中分别安装该新型自复位阻尼器的联肢剪力墙、粘弹性阻尼器的联肢剪力墙和普通钢筋混凝土连梁的联肢剪力墙进行了动力时程分析,对比分析了不同阻尼器对联肢剪力墙结构的减震效果。结果表明：地震作用下,结构变形和耗能都集中在连梁阻尼器上,但新型自复位连梁阻尼器对结构地震响应的控制效果要优于粘弹性阻尼器,新型复合连梁阻尼器在地震过程中表现出较好的自复位及耗能能力。     

安装软钢阻尼器的钢框架结构抗震性能研究

为探讨安装极低屈服点软钢阻尼器的钢框架结构抗震性能,对地震观测用的三层钢框架结构实施了拟动力试验,输入的地震波为该结构历年的地震观测记录．本次拟动力试验选用了4个地震波记录,分安装阻尼器和未安装阻尼器两种情况共计进行了8次试验．试验结果表明,软钢阻尼器可以有效地减小结构的地震反应,结构地震反应的试验结果和观测结果具有良好的一致性。     

被动消能混合式交错桁架单元滞回性能有限元分析

为了增强交错桁架耗能能力,可在桁架单元的斜腹杆上设置摩擦耗能器,形成被动消能交错桁架结构。采用有限元软件ANSYS12.1分析摩擦耗能器在不同摩擦系数、螺栓孔长以及螺栓等级下的荷载位移关系,并将摩擦耗能器的荷载-位移关系转化为等效应力-应变关系,定义到斜腹杆上的等效耗能器单元的材料本构关系中,对被动消能桁架单元进行水平方向循环加载,得到各桁架单元的滞回曲线、骨架曲线以及耗能能力图。有限元分析结果表明:摩擦系数使耗能器的滑移力达到斜腹杆屈曲荷载的96%时,结构的耗能能力最好;耗能器孔长越大,桁架的耗能能力和延性越好,滑移量达到桁架节间距的1%时,延性系数可满足一般框架的抗震要求;螺栓等级越高,其预紧力越稳定,桁架耗能能力越好。     

基础隔震层附加黏滞阻尼器结构优化设计方法

为合理有效地进行基础隔震结构隔震层黏滞阻尼器设计,提出一种根据隔震层位移和剪力设计侧重需求确定阻尼器参数的优化设计方法.针对隔震层设置黏滞阻尼器的基础隔震结构建立地震能量平衡方程,给出由地震结束时刻总输入能量预测隔震层最大位移与总剪力系数的简易方法,并利用动力时程分析验证预测法的准确性,结果表明阻尼器附加阻尼比越大则预...     

地基──基础隔震结构系统的动力响应

着重讨论不同地基条件下基础隔震结构的地震响应．把地基一基础隔震结构作为一个完整系统分析，对其中的隔震结构采用了集中质量模型；视地基为置刚性基础于其上的各向同性半空间，半空间的特性则用弹簧一粘性阻尼器组合而成的Ｖｏｉｇｈｔ固体来代表；对于隔震层，针对叠层橡胶支座的阻尼特性采用了与试验结果更为吻合的滞变阻尼模型．在分析中考虑了地震时基础可能产生的水平振动和摇摆，但略去其耦合作用．分析表明：地基性质对基础隔震结构的地震响应有影响，但远比对抗震结构的影响小．     

基于耗能减震结构耗能装置的优化设置的研究

在建筑物中设置耗能减震装置,已在抗震领域研究多年,而阻尼安装位置的优化确是摩擦阻尼器应用中面临的主要问题之一.相同数量的阻尼器,不同的布置位置,将会对主体结构的消能减震作用产生较大影响.对此,本文以某八层框架为例,通过ANSYS有限元软件对结构进行八度多遇及罕遇地震作用分析,得出了结构在无阻尼、循环优化法及遗传算法再优...