空间结构振动控制的阻尼器位置寻优分析

推导了基于阻尼器速度反馈的结构振动方程和状态控制方程,提出以控制系统闭环传递函数的H∞范数为位置寻优指标,提出基于结构动能和弹性能度量结构振动控制效果的指标.针对空间网格结构,利用遗传算法,在对阻尼器的布置位置实施二进制编码基础上,通过代际交叉和变异操作,寻找阻尼器优化位置.研究显示,本方法可有效寻找阻尼器的优化布置位置,有助于减小空间网格结构的振动反应.     

布置方式对MR阻尼器在网壳结构风振抑制中的影响及规律

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置,将MR阻尼器以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的,研究了阻尼器的布置方式对空间网壳结构的抗风减振效果的影响.研究表明,阻尼器的布置方式对加入MR阻尼器后的网壳结构在风荷载作用下的减振效果具有一定程度的影响.     

粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置

将粘弹性阻尼器应用于空间网架结构,给出了网架结构体系的控制原理。分别从控制网架结构的节点位移、节点加速度和杆件轴力三个方面选定控制目标,编制了有限元分析程序。研究探讨了粘弹性阻尼器在网架结构减震控制中的优化设置,分析了阻尼器在网架结构中的布置位置、布置数量、阻尼器支撑倾斜角度等参数的影响,对在各种工况下的减震效果进行了对比分析。结果表明,在结构中合理布置阻尼器可显著提高阻尼器的减震控制率。最后,提出了在结构中设置粘弹性阻尼器的基本优化步骤,对粘弹性阻尼器在网架结构中的优化设置提出如下建议:(1)阻尼器宜布置在跨度等分点处;(2)阻尼器沿结构纵向布置优于沿横向布置,纵横向综合布置效果最佳;(3)阻尼器支撑倾斜角度宜取α=45°~60°;(4)阻尼器与网架下弦节点连接优于与网架上弦节点连接;(5)阻尼器的布置数量宜适中。本文成果可为粘弹性阻尼器在网架工程中的实际应用和设计提供借鉴。     

偏心结构黏滞阻尼器的空间位置优化

提出了一种基于遗传算法的黏滞阻尼器空间位置优化方法,运用GATBX遗传算法工具箱编制遗传优化程序,通过编制空间三维协同弹塑性动力时程反应分析程序来对结构上设置多个黏滞阻尼器的空间位置进行优化,以控制偏心结构在多维地震作用下的扭转联耦反应。选用两种目标函数,以一个6层的偏心结构为算例,比较阻尼器的均匀布置和优化布置的结构动力响应。优化布置阻尼器可以更有效地减小最大层间位移角,使层变形趋向于均匀,采用遗传算法计算所得结构控制效果较好。     

空间桁架模型压电摩擦阻尼器半主动优化控制

基于压电材料的逆压电效应,将压电陶瓷驱动器与被动摩擦阻尼器结合,设计了一种新型压电摩擦阻尼器,通过施加电压来改变摩擦片间的滑动摩擦阻尼力,从而实现结构的实时半主动控制。分析了该阻尼器的工作原理和构造方法,推导了相应的阻尼力模型。采用遗传算法对空间桁架模型结构进行了不同数量下压电摩擦阻尼器布置位置的优化研究,并利用基于线性二次型经典最优控制(LQR)算法的半主动控制策略,分析了不同数量压电摩擦阻尼器在随机布置和优化布置下对结构地震反应的控制效果。结果表明,新型压电摩擦阻尼器对空间桁架模型结构的地震反应有较好的抑制效果,采用遗传算法进行阻尼器优化布置后,最大控制效果可达57%,相比随机布置阻尼器时控制效果可提高近8%。     

软钢阻尼器不同优化布置方法在框架结构中的应用

为研究软钢阻尼器在框架结构中不同优化布置方法的减震效果,本文采用不同优化布置方法进行软钢阻尼器优化布置,并通过SAP2000对不同布置方法得到的布置方案进行非线性时程分析。以大连大学新华医院为工程背景,进行软钢阻尼器位置优化。计算结果表明,在阻尼器数量相同下,位置参数法的减震效果略差于逐层布置法,逐层布置法和位置参数法在同一位置的软钢阻尼器的滞回曲线基本重合,遗传算法对层间位移角最大值所在的层数具有很好的消能减震效果;且三种方法的滞回曲线都比较饱满。本文的研究成果可为软钢阻尼器的优化布置和类似项目消能减震设计提供参考。     

带有液体粘滞阻尼器的超高层建筑抗风设计及风振响应分析

超高层建筑遮挡物较少,在风荷载作用下,结构顶部强烈的风振加速度会引起人的不适。通过在超高层结构合理布置液体粘滞阻尼器增加结构阻尼比,从而有效控制结构风振响应,达到减振目的。以珠海某超高层工程实例为背景,采用风洞试验计算脉动风荷载时程,在最不利风向角风荷载时程作用下,对比分析了阻尼器不同楼层布置位置、不同平面布置位置、不同阻尼弹簧刚度及不同阻尼参数下的减振效果,选出最合理阻尼器布置方式,结构顶层风振加速度得到有效控制,减振效果明显。     

基于GA的高层结构VED阻尼器优化布置

本文对安装有粘弹性阻尼器的高层建筑结构进行了强震作用下的动力时程分析,基于Newmark-β法获得结构的振动响应。在阻尼器数量一定的情况下,为寻求最佳的布置方案,以结构最大层间位移角和楼层最大加速度的线性组合构造了目标函数,采用GA算法对阻尼器的布置位置进行了优化。数值试验表明了这一优化布置方案的可行性和有效性。     

单层网壳结构的粘滞阻尼器减振分析

在单层网壳上设置控制系统,可有效地提高结构的抗震性能;如何在结构中合理地布置粘滞阻尼器,从而取得理想的控制效果,是当前亟待解决的问题.本文提出无控单层网壳结构在地震波作用下,所有时间增量步两端节点相对位移的绝对值的和较大的杆件所在的区域为粘滞阻尼器的优化布置区域.以单层柱面网壳为例,对比分析了按本文提出的粘滞阻尼器布置准则布置阻尼器与采用其他布置方法对网壳结构减振效果的不同,并讨论了布置粘滞阻尼器对结构节点位移和极限承载力的改善.     

长沙南站钢屋盖结构设计与分析

长沙南站是武广客运专线上的一个大型枢纽站,其A,B区上部大跨钢屋盖为曲面空间网格结构,局部采光顶屋面为张弦梁结构,网格厚度为3.6m;网格结构采用了多点支承,支承结构为钢管柱和多级分叉树形柱。为了满足建筑效果及节点承载力的需要,部分节点采用了铸钢节点,并对该类型节点进行了节点试验和有限元分析;工程通过风洞试验及风振分析解决了抗风问题,归纳了长沙南站屋面工程风荷载的分布规律。工程安装方案采用了改进版的分块吊装法施工,设计中用SAP2000软件进行了全过程的施工模拟分析,并比较了考虑施工模拟工况后对分析结果的影响。介绍了该复杂空间网壳结构的造型、布置、结构建模、节点设计、抗风计算、施工模拟和结构分析。     

大跨单层网壳结构的风振分析

风荷载是大跨度单层网壳结构设计的控制荷载,因结构体型复杂,结构表面的风压和风载体形系数难以确定。文中采用数值风洞技术研究复杂体型单层网壳结构的风压分布、风载体型系数,并利用有限元理论在时域上计算大跨度单层网壳的风振系数,为大跨度网壳结构的抗风设计提供了准则。     

MR阻尼器在空间网壳结构风振抑制中的控制策略影响规律研究

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置,它以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的。本文研究了控制策略对空间网壳结构的抗风减振效果的影响。研究表明,不同控制策略导致不同的减振效果。Passive-off控制策略的风振抑制效果较差,Passive-on控制策略对控制结构位移响应效果较好,但对控制速度和加速度效果不佳。半主动控制策略对控制结构的位移、速度和加速度响应均较理想。     

磁流变阻尼器在结构减震控制中的位置优化研究

高层建筑结构中由于地震引起的振动有时是十分严重的,利用磁流变阻尼器进行振动控制的方法可以有效减小体系的振动反应。这种振动控制的效果,不仅取决于阻尼器出力大小和控制算法的优化,也取决于阻尼器在高层结构中的布置方式。本文首先对近年来出现的各种优化布置方法进行了介绍,然后提出了一种新的基于改进遗传算法和等效二次型性能指标的优化方法,并论述了这些方法的优缺点,最后采用五种优化布置方法并结合一个具体实例进行了磁流变阻尼器的优化布置研究,给出了磁流变阻尼器优化布置的几个原则。     

单层折面空间网格结构风荷载特性及等效静风荷载研究

对单层折面空间网格结构的表面风压分布和风振响应特性进行研究,采用荷载 响应相关法(LRC)与惯性力法计算结构的等效静风荷载,并分析了其计算精度,结果表明：在迎风面的体育场屋盖部分,气流在经过迎风面屋盖檐口后发生明显分离,形成漩涡,此处的平均负风压和脉动风压最大;整个屋面的绝大部分表面风压都表现为负压。增加肩谷环后,结构横向刚度提高较大,结构的1阶和2阶振型由原来的结构整体水平振动变为罩棚前端内环端部的局部竖向振动;在单层折面空间网格结构的风振响应中,参与结构振动振型较多,需要考虑多阶振型影响,且参与结构振动的主要为低阶振型;在脉动风荷载作用下各振型耦合作用较小;用LRC与惯性力法得到的单层折面空间网格结构等效静风荷载,计算精度可满足工程要求。     

粘弹性耗能器控制下电视塔风振反应实用分析法

本文研究青浦电视塔在粘弹性耗能器控制下的风振分析与设计方法。粘弹性耗能器对受控结构的影响归结为结构阻尼的增加 ,由模态应变能法计算了受控结构的等效阻尼比 ,并结合我国现行风荷载规范 ,将粘弹性耗能器的风振控制效果反映到受控结构风荷载的折减上 ,建立了受控结构的风振反应分析方法     

空间结构磁流变阻尼器的半主动控制

磁流变液阻尼器是一种连续可调的智能材料阻尼器,可将磁流变阻尼器与空间结构杆件组合形成智能空间结构,具有良好的振动抑制作用,对结构节点的位移和速度都有很好的控制效果。以控制下顶点竖向最大位移和无控制下顶点竖向最大位移的比值作为控制效果评价标准,研究发现随着磁流变阻尼器最大阻尼力的增大,控制效果的增加越来越不明显。     

黄山体育馆屋盖网壳静动力分析

空间网壳跨度大、空间造型多样，往往属动力敏感性结构．本通过黄山体育馆屋盖网壳的静动力分析，分析了该类型网壳的受力特点．在地震作用分析中采用了地震反应谱方法，并与静力作用进行了比较．在风振响应分析中，考虑了前12阶振型，分析了各阶振型对脉动风力的贡献．并分析了脉动风力相对静风力的影响比例，对各风向的作用进行了分析．本工程位于低烈度区，相对地震作用而言，风作用更为显．本为将来类似工程提供了一些可借鉴的资料．     

单层柱面网壳结构风振响应分析

风荷载在大跨度屋盖结构设计中常常起主要甚至决定性作用,这使得该类结构的风荷载及风致动力响应研究日益受到关注与重视。利用随机模拟时程分析方法对三向网格单层柱面网壳结构的风振性能进行了系统的参数分析,探讨了几何参数、气动参数、结构参数等因素对结构风振响应规律的影响,并在此基础上给出了可供单层柱面网壳结构抗风设计参考的风振系数。     

斜拉索风雨振现场观测与振动控制

介绍了斜拉索风雨振现场观测与振动控制研究的情况。在湖南岳阳洞庭湖大桥上建立了风雨振观测系统，并连续4年进行了长时间现场观测，在风速、风向、雨量等参数对风雨振的影响规律与拉索风雨振振动形态方面有了新的发现。提出了一种多模态振动控制的参数优化方法。进行了拉索一磁流变阻尼器系统的减振性能仿真研究与现场试验研究，全面评估了磁流变阻尼器的实际减振性能。开发了一套磁流变式拉索减振系统，并于2002年在该大桥全桥实施，3年来显示了良好的减振效果。同时针对城市桥梁磁流变减振系统的低压供电线路最易受到人为破坏的问题，设计开发了一种永磁可调式磁流变阻尼器（PMAA—MR），并将其成功应用于湖南长沙洪山庙大桥的拉索减振。