智能基础隔震结构的剪扭耦联地震反应分析

研究了ER／MR智能隔震系统对框架结构地震反应的半主动控制。根据智能基础隔震的特点，建立了基于模糊控制的半主动控制策略。仿真计算表明智能隔震系统不仅能够显著减小上部结构的地震反应，还能够有效地保护隔震层的变形，是一种性能非常优秀的智能控制系统。     

隔震建筑结构地震动力响应过程分析

本文以结构动力学基本原理为基础,分析了具有基础隔震结构在地震反应中的动力性能。文中利用层间剪切模型分别计算基础隔震与基础固定两类建筑物在地震过程中的加速度,位移及层间剪力。计算结果表明,基础隔震能降低上部结构的加速度反应及变形。     

隔震结构动力反应研究

从结构动力学的基本理论出发，针对动力系统的不同频率比，分析了位移解中受迫振动和伴生振动的变化规律。同时，根据隔震结构的动力特性，采用简单的力学模型，基于数值分析结果，考察了隔震结构的动力反应。分析结果表明，对于频率比不大的动力系统，由于阻尼的作用，伴生自由振动很快衰减，故在研究中通常将其忽略。而对于隔震结构，由于其自振周期较长，伴生振动部分占有较大的比例，不能忽略。     

基于智能隔震结构Benchmark模型的半主动控制非线性隔震系统

针对最新提出的智能隔震结构Benchmark模型,阐述了其在非线性隔震系统下的控制问题.主要介绍了非线性阶段基准问题和Lyapunov半主动控制的原理,并通过Matlab中Simulink模块(S-函数方法)进行仿真模拟分析,计算得到了智能隔震结构Benchmark模型在Lyapunov半主动控制下的控制结果,与被动控制结果对比可知,Lyapunov半主动控制效果显著.     

滑移隔震结构的半主动控制

为了克服消极的滑移隔震在强震时由于滑移位移过大而在震后产生残余位移的缺点,基于MariaQingFeng提出的一种摩擦力可控滑移隔震结构的思想,把上部结构简化为弹性体,使用Bang Bang控制、改进的Bang Bang控制算法控制摩擦力,研究了可控滑移隔震结构的半主动控制方法.对计算实例的分析表明,通过半主动控制的滑移隔震结构不但具有较好的隔震效果,且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移.     

基础隔震偏心结构地震反应影响因素分析

对基础隔震偏心结构进行了水平双向地震作用下的平-扭耦联地震反应分析, 研究了上部结构偏心距、扭转与平动周期比和隔震层偏心距对结构地震反应的影响, 分析表明, 上部结构的偏心距和周期比对结构2个水平方向的地震反应的影响较小, 而对上部结构角部最大层间位移和结构的扭转反应有较大影响;隔震层的偏心距对结构2个水平方向的地震反应有一定影响, 对隔震层中隔震支座的最大水平位移和结构的扭转反应有显著影响.     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.     

基础滑移隔震建筑结构多维地震反应时程分析算法研究

文章通过空间结构微分形式的运动平衡方程与逐步积分法结合的数值方法实现了基础滑移隔震复杂层状空间建筑结构二阶效应条件下的水平正交两向、竖向、水平扭转多维耦联时程反应的求解计算;并通过编程实现了同时输入三维地震波一工程案例的计算机仿真,且输出了墙（柱）受力构件的六维（正交两向弯矩、正交两向剪力、扭矩、轴力）内力地震动态时程反应数据。工程案例的结果表明,本算法稳定可靠,可为相应的基础滑移隔震复杂空间建筑结构的多维性能分析、建筑结构设计及检测提供帮助。     

结构隔震体系地震反应分析

运用整体有限元法建立了隔震体系在时域内求解的运动方程,并在此基础上考虑了隔震体系的恢复力特性,编制了地震反应计算程序。     

隔震体系结构地震反应分析

根据《建设抗震设计规范》的要求，采用人工地震波和实际地震波，对隔震结构进行时程分析计算；通过比较分析，得出了一些具有工程实践意义的结论。     

多层框架结构平移-扭转耦联响应的智能隔震控制

采用一类压电材料控制器，首次对建筑结构平移一扭转耦联振动主动控制进行了探索。将压电控制器分两组设置在结构底层柱下端，建立了基于线性二次型Gauss控制理论的主动控制方法，对随机地震激励下的结构振动进行了隔离。计算实例分析结果表明：应用该方法，框架结构的平移振动和扭转振动均得到有效控制，隔震效果理想，实用性好。     

三峡大坝升船机地震鞭梢效应的智能控制

为了抑制三峡大坝升船机顶部厂房的地震鞭梢效应,提出了用顶部厂房屋盖MR智能隔震层来减小升船机地震鞭梢效应的方法.在建立了设置屋盖智能隔震层的三峡升船机计算力学模型的基础上,文中推导了屋盖MR智能隔震层-升船结构系统地震反应半主动控制的基本方程,建立了屋盖MR智能隔震系统对三峡升船机顶部厂房地震反应控制的设计计算方法,设计了智能控制系统,并对智能隔震系统进行了参数分析.仿真计算结果表明,安装合适的屋盖MR智能隔震系统和采用合适的控制策略能有效地抑制三峡升船机顶部厂房地震鞭梢效应,减小顶部厂房结构的层间侧移和厂房柱底的地震弯矩反应.     

纵波作用于基础滑移隔震建筑结构的多维地震反应

文中给出了层状结构竖向刚心位置、考虑三维地震波同时作用下的竖向构件轴力的计算公式,并结合竖向构件的P-△曲线,为基础滑移隔震结构纵波参与下的多维地震时程反应计算打开了思路,通过工程案例的计算机仿真发现了一些此类结构的多维地震反应规律及特性,丰富了此类结构的研究方法及途径。     

单悬挂结构减震性能分析

对单层有悬挂体的结构进行了分析,利用动力平衡方程和地震反应谱的原理,推导了单悬挂结构减震率的计算公式,并通过公式进行了分析,结果表明悬挂结构在一定的条件下具有很好的减震效果。     

抗震结构振动混合最优控制

利用“瞬态最优控制”理论，泛函极值理论和梯形积分公式，导出 状态空间内的混合控制结构的最优控制算法，随后以结构在某瞬时的能量以及外界输入能量之和为性能指标函数，在构型空间内直接从结构运动微分方程导出基于Newmark直接积分法的瞬态最优闭环控制算法，对于带主动控制机构的混合控制，给出了求最优控制力时用到的权阵Q的选择，在数值模拟分析的基础上，对两种典型控制方案的性能进行了分析。     

大型框架隔振结构地震响应分析

地震灾害由于其突发性、不可预测性、破坏性以及次生灾害严重等特性,被列为群灾之首。建筑结构的安全稳定运行直接影响到国民的生命及财产安全,为减少地震所带来的灾害,就必须对结构进行抗震方面的研究。基于有限元的基本原理,借助通用有限元软件ANSYS建立了框架结构的有限元模型。     

GPC和LQR算法在压电摩擦阻尼隔震结构中的应用

将压电摩擦阻尼器与叠层橡胶垫组成可控隔震系统,根据压电摩擦阻尼隔震系统的特性选择了线性二次型最优控制（LQR）和广义预测控制（GPC）作为整套隔震系统的控制算法,并将半主动控制算法作为控制输出策略;用时程分析法对结构的动力反应进行对比,验证了其隔振效果。结果表明：无论是多遇地震还是罕遇地震,这种隔震体系都可以大大降低结构的地震反应,其中各楼层加速度反应减小75％以上,层间位移减小70％～80％,结构的位移反应主要集中在隔震层;该控制算法大大降低了隔震层的位移,改善了控制效果。     

3层基准建筑非线性地震反应的智能控制

近年来,智能驱动材料、控制装置和智能控制算法的研究和发展为土木工程的抗震控制开辟了新的天地.笔者设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将其作为控制装置,提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑结构非线性反应的模糊控制算法,并建立了量化因子、比例因子与结构响应之间的关系.对受控的3层基准建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析,并与其它的控制策略进行比较.结果表明,采用模糊控制算法,能有效抑制建筑结构的非线性地震反应,减少地震对建筑结构的破坏.