高层建筑风振控制ATMD的完整反馈方法

本文对以最小化顶层位移方差为设计目标,在频域内进行增益优化的两种ＡＴＭＤ完整反馈设计方法进行了对比分析。针对受Ｄａｖｅｎｐｏｒｔ谱风激励作用的ＳＤＯＦ结构情形,对一超高层建筑进行数值分析以量化和评价控制性能。分析表明,完整反馈控制Ⅱ总体性能优于完整反馈控制Ⅰ,所设计的ＡＴＭＤ能更有效地抑制高层建筑的风振响应。此外,完整反馈控制Ⅱ具有明确的物理意义和灵活的形式,便于针对不同的激励和响应状况设计变增益控制,提高控制效率及满足控制力和行程的实际限制。     

非线性被动动力减振器对高耸结构风振控制的实用设计方法

以两个被控结构风振反应的控制效果相等为原则，本文建立了非线性被动动力减振器对高耸结构脉动风振反应控制的等效TMD方法。文中利用求出的等效TMD动力参数和TMD对结构风振反应控制效果等效结构阻尼比的概念，提出了基于中国荷载规范的非线性被动动力减振器对高耸结构风振控制的设计方法。     

高层建筑风振控制的复模态随机反应分析

本文探讨受斜拉弹簧阻尼器模型装置(CTSD)控制的高层建筑结构在顺风向脉动风激励下的随机风振反应问题.文中将高层建筑和CTSD控制机构作为一个整体的耦合体系.同时考虑体系阻尼的非正交性,建立了一种以复模态组合为基础的新的随机反应分析方法——复模态状态空间法;导得了受控体系状态反应以及结构各层反应统计解的统一表达式.通过对框架型高层建筑的实例计算以及与非耦合实振型反应结果的比较表明,该方法是很有理论和实用价值的.     

结构风振控制

随着高强度材料在结构工程中的应用,结构设计向着细长、轻柔方向发展,因而风诱发振动的抑制问题已得到普遍重视。为了改善结构在强风作用下的可靠性、安全性,目前广泛采用一种保护系统(主动或被动控制装置)。这些控制装置可由气动力或机械方法构成。     

控制高层钢结构建筑地震反应的粘弹性阻尼器设计方法

本文研究用于控制高层钢结构建筑地震反应的粘弹性阻尼器设计方法，首先简述粘弹性阻尼器的控制原理，进而研究具其实际应用的可行性，具体步骤是先建立粘弹性支撑杆的单元复刚度矩阵，求解结构等效阻尼比，在此基础上，进行阻尼器参数设计，提出了适合于一般钢结构的方法和适合于剪切型钢结构的简便方法，然后在算例中采用振型叠加法，进行地震反应时程分析，验证了阻尼器对高层钢结构建筑地震反应控制的较好效果。     

高耸结构风振的主动控制研究

对采用张力索进行高耸结构风振控制的方法作了研究。首先，建立了由受控结构，张力索和液压伺服机组成的控制系统的数学模型；进而设计了控制器，比较了力型，力＋力矩型及力矩型三种张力索的实现形式和不同的控制作用下受控结构的振动水平及所需的控制力的大小；指出对于复杂结构，控制作用位置对张力索实现形式的选择及控制实现的难易程度有很大影响；‘讨论了随机风载的模拟；最后就某高耸复杂结构地进行了仿真研究。     

基于性能的某高层结构风振控制研究

基于性能的设计思想是目前工程结构设计研究的热点问题之一,结合某高层结构,将该思想用于结构抗风分析中,通过减振技术实现结构性能化设计目标。采用ADINA和Etabs两种软件建立了结构的三维有限元模型,给出了两对角粘滞阻尼支撑减振控制方案,并在无控和有控条件下分别对该结构进行了风振反应分析。结果表明,两种软件的计算结果具有良好的吻合性;通过在结构中设置粘滞阻尼支撑,达到了不同设计风压等级下顺风向和横风向均能满足预期性能目标的要求;粘滞阻尼器可有效提高结构的风振性能水准,便于性能化设计思想在工程结构抗风设计中的实现。研究成果可为基于性能的设计思想在工程结构抗风设计中的推广应用提供参考。     

高层钢结构建筑TMD风振舒适度控制设计

本文研究了ＴＭＤ－高层钢结构系统的风振舒适度控制设计方法。导出了受控高层钢结构的风振加速度设计计算公式。给出了受控高层钢结构脉动增大系数及有关ＴＭＤ系统参数实用设计表格。给出了高层结构－ＴＭＤ系统风振舒适度控制设计过程。算例表明ＴＭＤ对高层钢结构风振加速度的控制是十分有效的。     

结构风振控制计算机仿真及算法比较

本文概述了结构风振控制计算机仿真的意义，阐述了仿真程序设计流程，并讨论了各种控制算法及其仿真结果。     

高层建筑结构的风荷载模拟及风振控制

针对高层建筑在风荷载作用下振动反应较大的问题,提出应用MR阻尼器对该结构体系进行风振控制的方法.首先在明确风荷载特征的基础上,采用Davenport风速谱并根据Shinozuka理论,应用简谐波叠加法分别模拟了脉动风速和脉动风压时程曲线,求出了该风谱的功率谱密度和相关函数,通过与实测相关曲线比较,验证了所述方法的有效性.最后建立了MR阻尼器的力学模型,选用半主动控制的准最优控制算法,提出一种改进的"开关"半主动控制策略,使MR阻尼器的出力近似等效于主动控制的最优控制力.结合某12层框架结构,利用数值分析方法对其风振反应进行了计算机模拟,结果表明此方法有效地减小了结构的动力反应,减振效果良好.     

高层建筑顶部幕墙结构的风振控制研究

考虑主体结构与顶部幕墙结构的相互作用,采用主体结构层模型-顶部幕墙结构杆系模型分析结构的风效应和顶部幕墙的风振鞭梢效应,应用增设内置式粘弹性阻尼器支撑的控制方法来减小顶部幕墙的风振响应.通过对一栋42层的高层建筑的计算分析表明:采用内置式粘弹性阻尼器支撑后,大大地降低顶部幕墙结构的风振位移,为防止顶部玻璃幕墙的掉落增加可靠性.     

高耸格构式结构风振数值分析及风洞试验

以１８３ｍ高的某跨江输电铁塔为原型，设计制作了全塔气动弹性模型，对高耸格构式结构的风荷载及风振响应进行了风洞试验研究，获得了风振响应和风振系数等重要结果，并采用空间桁架模式，考虑风与结构耦合作用的影响，在频域中进行了随机风荷载作用下的风振响应数值计算机分析。     

高层建筑损伤识别中的补偿算法

本文在已有研究工作的基础上，提出了处理激励测量信息不完备情况下的补偿算法。此方法主要针对高层建筑动力检测中强迫激励的情况，是一种基于时域的识别方法，该方法实际上是利用客观工程实际中结构系统激励所具有的物理持征作为识别计算的辅助条件，来解决测量信息的不完备性问题。算例分析表明了该方法的可行性。     

柔性建筑结构风振自适应控制方法与试验研究

对基于惯性质量型作动器与自适应滤波技术的前馈控制方法用于柔性建筑结构风振控制进行了研究，涉及建模、控制律设计、数字仿真直至风洞模型试验等各个方面。针对柔性建筑结构风振控制的特点，设计与制造了主动式惯性质量型作动器，提出取与受控对象第一阶模态频率同频的正弦信号为自适应控制器的参考输入，建立了一套由ＰＣ机、ＴＭＳ３２０Ｃ３０高速数字信号处理器与多路Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ组成自适应振动控制系统，并进行了计算机仿真与风洞试验。计算机仿真与风洞试验所获得的良好减振效果验证了所提出的控制方法的正确性。     

某超高层建筑TMD风振控制分析

某超高层建筑总高度492m，风致振动将控制结构的荷载和舒适度。为减小风振响应，提高结构舒适度，拟在第90层设置两个相同调频质量阻尼器。将该超高层建筑简化为14质点多自由度体系，利用高频天平实验结果，在时域内计算了结构在受控与不受控情况下的风振响应，分析了调频质量阻尼器的控制效果，给出了设计方案。     

悬吊TMD对高柔结构风振反应的半主动控制

通过南京电视塔这个工程实例，系统地介绍了悬吊ＴＭＤ（ＴｕｎｅｄＭａｓｓＤａｍｐｅｒ）对高柔结构脉动风振反应半主动控制的基本原理和设计计算方法。文中，在建立悬吊ＴＭＤ和结构受控响应运动方程的基础上，应用随机振动和等价线性化的方法得到了ＴＭＤ装置中环型质量ＭＴ，弹簧刚度ＫＴ和阻尼器参数ＣＴ的求取方法。同时，根据可调阻尼器所产生的半主动阻尼力应尽量接近最优主动控制力的原理，得到了可调阻尼器阀门阻尼系数的调整公式。依据上述结果，在设计了悬吊ＴＭＤ参数的基础上，对悬吊ＴＭＤ对南京电视塔的风振控制进行了计算机模拟。结果表明，悬吊ＴＭＤ对高柔电视塔风振反应的半主动控制有很好的效果，它使太空舱的风振加速度响应减小了３８％。     

高层钢结构TMDs风振舒适度控制最优参数与简化设计

分别将脉动风视为白噪声和采用Davenport风速谱，基于建筑荷载规范GBJ9－87，导出了高层钢结构－TMD系统减振系数DRF1和DRF2。数值研究表明；高层钢结构的基本周期和基本风压不影响TMDs最优设计参数；将脉动风设为白噪声或采用Davenport风速谱时，TMDs最优设计参数未有改变，但减振系数略有变化。同时，基于导出的高层钢结构TMD－系列加速度传递函数及加速度动力放大系数，研究了TMDs最优参数取值。提出了高层钢结构TMD风振舒适度控制简化设计过程。数值算例说明了本文方法的应用及TMDs对高层钢结构风振舒适度控制的有效性。比较了基于位移和加速度设计的TMDs系统。     

结构风工程研究的现状和展望

结构风工程问题研究是风工程学科形成的起源。经过半个世纪的发展，已经奠定了结构风工程的理论基础，可以满足一般结构的抗风设计要求。２１世纪结构长大化、高耸化以及外形复杂化的趋势使结构风工程研究面临新的挑战，需要对现行的理论和方法进行精细化的改进和发展，同时开展有效风振控制方法的研究，为解决大型复杂结构的风工程问题作好准备。