一种新型惯容减震器的设计及减震效果研究

采用TID(调谐惯容减震器)型惯容器对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下安装惯容器的单自由度结构及多自由度的最优阻尼参数和最优刚度参数解析式,并给出了其相应的减震效果分析以及在多自由度结构中的应用,分析表明:考虑结构阻尼的情况下最优参数解析解仍有较高的精确性,而且阻尼比越小误差越小,精确性越高,TID的减震效果也更明显;结构自身阻尼比较大,可采用较大质量比改善其减震效果;随机地震激励下,即使隔震层阻尼比小于普通隔震的阻尼比,安装TID或TMD后,结构仍可能取得更好的减震效果,并且在同等阻尼比下,其减震效果更加显著;相对于TMD,TID安装在底层效果较好,但同样质量比的情况下,对顶层响应减震效果略差,考虑到TID具有质量放大效应,可以弥补甚至超过TMD减震效果,且可制成杆状,安装也相对方便。     

土木工程结构保性能PID协调分散控制研究

针对大型土木工程结构提出一种协调分散控制策略;该策略在分散化控制基础上,通过设置一个不受子系统影响的高层协调系统来加强各子控制器对结构的控制能力。基于线性矩阵不等式方法和PID控制理论,推导了能够保证协调系统渐进稳定及系统性能上届最小的最优保性能PID协调控制器;在此基础上,结合极值控制原理,以结构控制效果整体最优为目标设计各子控制器,进而得到协调分散控制系统的反馈控制律;同时利用模拟退火算法对各子控制器进行优化设计;对ASCE 9层Benchmark模型分别进行集中控制、全维分散控制、部分分散控制和协调分散控制优化设计及仿真分析。结果表明,不同地震激励下,协调分散控制较集中控制与分散控制能更好地抑制结构的振动响应,协调控制器与子控制器协同控制下能保障各子系统作动器均处于最大功效工作状态。     

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.     

地震作用下抗震与隔震连续梁桥动力响应试验研究

针对某跨海连续梁桥的抗震和隔震性能,通过将其简化,并根据相似比1∶10制作该梁桥单墩抗震与隔震试验模型,采用铅芯橡胶隔震支座,进行抗震及隔震地震模拟振动台试验,研究分别采用120、600、1 200和2 400年一遇地震波输入时结构的加速度响应、隔震支座剪力、墩顶剪力和隔震支座滞回性能,并根据单墩低周往复加载试验结果,判别在不同地震波作用时抗震桥墩和隔震桥墩所处的状态。试验结果显示:隔震后梁桥上部结构地震加速度响应在120和600年一遇地震时减小为抗震结构加速度响应的54%和55%;随着结构响应的增加,隔震位移越大,隔震支座耗能能力越强;采用隔震后,在2 400年一遇地震时,隔震梁桥整个桥墩在弹性范围内,桥墩地震响应小于开裂荷载,而抗震梁桥在600年一遇地震时,桥墩已达到开裂荷载。     

变速移动荷载作用下弹性地基梁的动态反应

目的为确定移动荷载的速度、加速度以及地基刚度等参数对梁动态挠度和弯矩的影响.方法利用Fourier积分变换法,推导在变速移动荷载作用下,弹性地基上无限长梁动态挠度和弯矩解析表达式.结果在给定移动荷载速度的情况下,梁的挠度随荷载移动加速度的增大而减小,当加速度为正时减小的幅度大,加速度为负时减小的幅度小;梁的弯矩与梁的挠度一样随移动的加速度增大而减小.在给定荷载移动的加速度的情况下,梁的弯矩随荷载移动的速度增大而增大.结论梁的动态挠度和弯矩随着车辆荷载移动速度和加速度的变化而变化.     

多层隔震与非隔震框剪结构振动台对比试验研究

通过对两个缩尺比为1∶25的多层钢筋混凝土框架剪力墙结构隔震与非隔震模型的模拟地震振动台对比试验,研究了隔震与非隔震结构在地震作用下的自振特性、阻尼比、地震反应特征、破坏形态和破坏机理。试验研究结果表明,与非隔震结构相比,隔震结构具有明显的减震效果。     

大柱网高层建筑结构设计探讨

近二年设计的高层建筑大多具有地库深(设多层地下车库)、柱网大(便于平面布置)及层高低层数多的特点。如今甲方更着重于建筑面积的充分利用,建筑师也把建筑体型设计得更多样化和艺术化。这一切都给结构设计带来新的课题。本文以中房大厦为例,简述大柱网高层结构设计中所遇到问题与难点,以及为之采取的措施:如采用宽扁梁、设置消能柱间支撑、应用高强混凝土等,对大柱网高层结构设计提出探讨意见。     

具有调谐惯容阻尼器的建筑结构减震设计

为提升传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)应用的方便性,提出利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,简称TID)对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下建筑结构的TID最优阻尼参数和最优刚度参数的解析式以及无阻尼的位移方差解析式。分析表明,TID最优参数与其安装的相邻楼层振型坐标差的平方有关,该值越大,控制效果越好。通过3个均匀结构和1个12层的非均匀结构模型分析表明:TID对中低层结构的控制效果较好,且对高阶振型控制优势明显;TID-TMD混合控制方案在地震作用下的控制效果更明显,优于TID,且总体上与多重TMD控制效果相近;TID-TMD仅需在顶层安装TMD,其余楼层安装TID,减少了多重TMD控制高阶振型带来的空间占据、安装不便、质量过大等问题。     

纤维增强工程塑料板夹层橡胶隔震支座有限元分析

利用轻质、低价纤维增强工程塑料板作为加劲层开发出一种新型隔震支座—纤维增强工程塑料板夹层橡胶隔震支座(FRPB)。利用通用有限元程序ABAQUS建立了无约束型支座、可靠约束型支座三维实体模型。对比探讨了无约束型支座、可靠约束型支座压剪状态下内部橡胶层中水平向应力、竖向应力、剪切应力的大小及分布状态。分别提出无约束型支座、可靠约束型支座水平承载机理。揭示了翘曲因素对于无约束型支座内部橡胶层应力状态影响的规律,为无约束型支座水平承载力及水平刚度的设计和研究提供参考。     

基于响应面法的层间隔震结构地震易损性分析

考虑地震动和结构物理参数不确定性,提出一种基于响应面法的层间隔震结构地震易损性分析方法。以中心复合设计方法建立地震动-层间隔震结构样本,对系统样本模型进行非线性动力时程分析,分别建立层间隔震结构各子结构的响应面模型,在此基础上采用蒙特卡洛模拟获得易损性曲线。分析结果表明,提出的方法计算量少、精度高,有效提高了易损性分析作为层间隔震结构性能评估的时效性,具有较大的工程应用前景。