考虑参数随机性的高层建筑风振舒适度的非线性黏滞阻尼器优化布设

以顶层加速度作为概率特征量,建立目标函数,分别采用基于随机等效线性化系统的频域方法和基于概率密度演化理论的非线性系统时域方法,进行了考虑结构参数随机性的高层建筑风振舒适度控制的黏滞阻尼器优化布设研究。结果表明：在总黏滞阻尼器系数相同的条件下,以顶层加速度标准差和失效概率为目标函数的黏滞阻尼器优化布设方案,在确定性激励作用下均能显著降低结构的风振响应,且相对于未优化的阻尼器均匀满布方案更经济、更有效。以加速度标准差为目标函数的传统阻尼器优化布设本质上是确定性分析方法,对结构可靠度的提高作用有限,而以加速度失效概率为目标函数的阻尼器优化布设,以结构响应的概率密度函数为优化对象,能显著地提高结构的可靠度,有利于改善高层建筑结构的风振舒适度性能。     

高层减震结构地震响应及方案优化研究

针对某高层建筑结构,利用ETABS有限元分析软件建立计算模型,探讨原结构和设置黏滞阻尼器的减震结构在多遇地震作用下的抗震性能,通过进行五种黏滞阻尼器布设方案下结构响应的比较,以不同的控制函数为目标,进而优化黏滞阻尼器的布设位置。结果表明,黏滞阻尼器在保证不增加结构刚度的基础上,通过提供附加阻尼,能有效协助结构耗散地震输入的能量,降低了结构的动力响应,起到了很好的减震效果。同时,在考虑黏滞阻尼器的布设位置时,应根据结构的实际动力响应和变形特性综合确定,并且考虑结构的功能需求以获得最佳的减震效果。     

基于能量控制指标的粘滞阻尼器参数优化

对一座安装液体粘滞阻尼器的钢管混凝土拱桥进行阻尼器参数优化。随机时域激励采用基于物理模型的随机Fourier谱来合成,同时基于能量耗散和结构控制指标,构造出4个评价函数作为优化设计的目标函数。对比两个考虑能量的评价函数组合与传统的控制评价函数,最终得到阻尼器的优化参数。分析结果表明:优化后的阻尼器参数对钢管混凝土拱桥在多种地震波激励下均具有良好的减震效果,引入能量耗散指标后,评价函数可以避免传统优化指标极端取值的缺点,最终优化结果更具经济性和实用价值。     

耗能阻尼器参数对其减震性能的影响研究

针对耗能阻尼器参数对其减震性能的影响,采用SAP 2000中的连接单元来模拟耗能阻尼器,摩擦阻尼器采用Wen模型单元,黏滞阻尼器采用Maxwell模型单元,在MATLAB软件平台上编制了MATLAB与SAP 2000的接口程序,采用时程分析,分别计算了摩擦阻尼器结构和黏滞阻尼器结构在地震作用下结构控制效果指标沿参数的变化规律,给出了二者的较优结果并比较了二者的控制效果。结果表明:耗能阻尼器参数对其减震性能有重要影响,当参数取得足够合理时,摩擦阻尼器和黏滞阻尼器对结构的位移和加速度都能起到有效控制,但控制效果有差异。     

调谐黏滞质量阻尼器基于遗传算法的参数优化研究

本研究针对调谐黏滞质量阻尼器结构现有设计理论中存在的缺陷,提出了基于遗传算法的参数优化设计方法。现有方法利用定点理论获取阻尼器优化设计参数时,存在忽略主结构固有阻尼,优化参数适应频带窄以及附加质量比取值不明确等问题。基于遗传算法的调谐黏滞质量阻尼器结构优化设计方法可以根据实际需求适应目标,能够综合考虑共振频率和非共振频率对结构的影响。研究中针对主结构为单自由度的体系,对采用两种方法得到的设计结果进行了对比分析,结果表明,相较于既有方法,所提出的方法能够更为有效地得到系统的优化解,获得更好的减震效果。     

基于黏滞阻尼器耗散功率的超高层结构风振设计方法北大核心CSCD

针对超高层建筑结构抗风设计中黏滞阻尼器参数设计问题,推导出黏滞阻尼器的功率计算表达式和功率需求表达式,并研究了黏滞阻尼器的层位移放大系数,给出了黏滞阻尼器控制超高层结构风振的功率设计方法。以两幢超高层结构为例,对黏滞阻尼器控制超高层结构风振的功率设计流程进行逐步实现,对设计方法的可行性和误差进行分析,结果表明,采用功率设计方法进行消能减振初步设计可达到预期减振目标。     

中国华润大厦抗风减振设计研究

中国华润大厦建筑高度392.5m,结构体系采用钢结构密柱框架-核心筒的体系,由于圆形的平面和春笋的造型,大楼在10年一遇的风荷载下具有较为显著的动力响应。对结构进行了抗风的减振设计,采用黏滞阻尼器,并且对阻尼器的设置位置、结构形式、计算参数等进行了优化,取得了很好的减振效果。提出了对阻尼器及其连接的全程设计指标要求、技术性能要求,并进行试验测试和实施考虑等,保证阻尼器的安装和顺利工作。分析结果表明:设置了黏滞阻尼器之后大楼的振动加速度得到有效地控制,可以满足提高舒适度标准的设计要求。     

基于黏滞阻尼器耗散功率的超高层结构风振设计方法

针对超高层建筑结构抗风设计中黏滞阻尼器参数设计问题,推导出黏滞阻尼器的功率计算表达式和功率需求表达式,并研究了黏滞阻尼器的层位移放大系数,给出了黏滞阻尼器控制超高层结构风振的功率设计方法。以两幢超高层结构为例,对黏滞阻尼器控制超高层结构风振的功率设计流程进行逐步实现,对设计方法的可行性和误差进行分析,结果表明,采用功率设计方法进行消能减振初步设计可达到预期减振目标。     

新型调谐黏滞质量阻尼器对斜拉桥的减震控制分析

以一种新型的调谐黏滞质量阻尼器（Tuned viscous mass damper, TVMD）作为控制装置,实现了对斜拉桥的控制模型建立及减震控制分析,探讨了TVMD装置减震的适用性和有效性。基于TVMD装置的工作原理和力学模型,建立了多自由度空间结构多TVMD控制装置在地震激励下的状态空间控制模型和传递函数模型|基于H2控制理论,以结构控制目标响应传递函数的H2范数作为优化目标,提出了利用分步参数扫描进行多TVMD控制装置参数优化设计的方法|以南京长江三桥作为控制对象,针对其在纵桥向地震激励下的振动,分别以TVMD、调谐质量阻尼器（TMD）和黏滞阻尼器（VD）作为控制装置,进行了控制方案的设计与效果的对比分析,对比分析结果表明,TVMD减震控制装置具有更为显著的减震效果及更优的耗能效应。     

某大悬挑桁架结构消能减震设计研究

以某大悬挑桁架结构为分析实例,采用动力弹塑性时程分析方法对大悬挑结构进行消能减震设计,对减震效果及布置方案进行探讨.结果表明:对于大悬挑结构,通过布置黏滞阻尼器可以有效地减少结构在地震作用下的竖向位移、竖向加速度和杆件内力;黏滞阻尼器布置于悬挑结构端部位置的减震效果优于其布置在悬挑结构根部;不同的阻尼器布置方案对减震效果、建筑功能及原结构刚度产生不同的影响,设计中需综合考虑.     

地震作用下合肥电视塔粘滞流体阻尼器减震的优化参数分析

本文以合肥电视塔为工程背景,探讨了粘滞流体阻尼器对高耸电视塔在强震作用下地震响应的振动控制。分别进行了电视塔在EL-Centro波、Taft波和人工合成的合肥波作用下,线性粘滞流体阻尼器对合肥电视塔地震响应的控制分析,并对阻尼器的参数进行了优化设计。分析表明,采用最优参数的粘滞流体阻尼器可以明显减小电视塔的地震响应。     

Optimum design of tuned mass dampers for different earthquake ground motion parameters and models

Tuned mass dampers are frequently used for passive control of vibrations in civil structures subject to seismic and wind actions. Their efficiency depends on selection of their mechanical properties in relation to main system and excitation characteristics. This paper proposes an optimum design strategy of single tuned mass dampers to control vibrations of principal mode of structures excited by earthquake ground motion. The main purpose of the paper is to investigate the influence of the time modulation of earthquake excitation upon the optimal tuned mass dampers design parameters: frequency and damping ratio. The study is based on numerical analyses carried out with different stochastic models for earthquakes: a simple filtered white noise model and two time modulated filtered white noise models. The numerical analyses are carried out to solve an optimization problem with a performance index defined by the reduction of the standard deviation of either the structure displacement or its inertial acceleration as objective function. To complete the work, the influence of the bandwidth excitation over the values of the optimal tuned mass damper parameters is investigated, as well the optimum mass ratio and the structure frequency. The results of the numeral analyses carried out infer that the earthquake excitation characteristics, including its modulation in time domain, highly affect the optimum tuned mass damper design parameters values.     

黏滞耗能减震结构能量反应分析的基础研究

地震对结构的作用是一种能量的传递、转化与消耗过程,而减轻或控制地震反应的基本原则主要是以适当的方式耗散地震输入的能量,因此能量的输入、转化和吸收(耗散)成为地震反应的基本特征。本文采用速度型黏滞阻尼器,利用有限元分析程序,综合考虑地震动三要素(峰值、频谱、持时)、结构自身动力特性(阻尼比、自振周期)和黏滞阻尼器参数(速度指数、阻尼系数)等因素,对钢筋混凝土耗能减震结构进行了地震动总输入能受各种因素影响的变化规律的弹塑性时程分析;探讨了黏滞阻尼器速度指数的取值范围,取得了一些有意义的研究结果,为减震结构地震反应的能量分析方法走向实用化提供了基础性资料。     

减震结构粘滞阻尼器参数优化分析

研究了基于响应面法进行减震结构非线性粘滞阻尼器参数优化设计的方法,该方法包括试验设计、有限元分析、响应面函数拟合和参数优化.以一榀钢筋混凝土框架结构非线性粘滞阻尼器参数优化为例,以所有粘滞阻尼器提供的阻尼力之和最小为优化目标函数,层间最大位移限值作为约束条件,建立粘滞阻尼器参数优化的数学模型,然后运用非线性规划优化方法进行参数优化.算例研究结果表明:基于响应面法进行粘滞阻尼器参数优化,既能保证结构层间位移小于限值,又能降低建造成本.     

黏滞阻尼器参数对中小跨径梁式桥地震响应敏感性分析

在罕遇地震作用下,只通过设置隔震支座,不能有效改善中小跨径梁式桥的抗震性能.在这种情形下,研究中小跨径高墩梁式桥设置黏滞阻尼器的地震响应就成为桥梁抗震设计的需要.论文以云南9度地震区,地震动峰值加速度0.4g场地为背景,以5跨30m梁式桥为对象,研究分析调整黏滞阻尼器参数引起地震响应的敏感性,供类似桥梁抗震设计时参考.     

Optimal damper placement based on base moment in steel building frames

A new damper optimization method for finding optimal size and location of the added viscous dampers is proposed based on the elastic base moment in planar steel building frames. A Fourier Transform is applied to the equation of the motion and the transfer function in terms of the fundamental natural frequency of the structures is defined. The transfer function amplitude of the elastic base moment evaluated at the first natural circular frequency of the structure is chosen as a new objective function in the minimization problem. The damper coefficients of the added viscous dampers are taken into consideration as design variables in a steel planar building frame. The transfer function amplitude of the elastic base moment is minimized under an active constraint on the sum of the damper coefficients of the added dampers and the passive constraints on the upper and lower bounds of the added dampers. The optimal damper design presented in this paper is compared with other optimal damper methods based on top displacement, top absolute acceleration and base shear. A ten-storey steel planar building frame is chosen to be rehabilitated with the optimal dampers. The optimal damper allocation is obtained for the transfer function amplitude of the elastic base moment then compared with the other damper optimization methods in terms of the transfer function response. The results of the proposed method show that the method can also be beneficial to decrease both the base moment and the interstorey drift ratios in some frequency regions.     

黏滞阻尼器控制偏心结构扭转耦联振动效果分析

为了有效控制地震作用下偏心结构扭转耦联振动所引起的灾变问题,在理论分析和数值计算的基础上,建立了地震作用下偏心结构的扭转耦联运动方程,通过研究黏滞阻尼器对偏心结构扭转耦联振动的控制效果,对比分析4种黏滞阻尼器常用布置方案下偏心结构的地震响应,量化了黏滞阻尼器和钢支撑共同保护作用下对偏心结构减震效果的影响。研究结果表明:设置有黏滞阻尼器的偏心结构,在双向地震作用下偏心结构最大层位移和层间位移角均得到有效的控制;在多遇地震作用下黏滞阻尼器人字型布置方式对控制偏心结构扭转效果明显,罕遇地震作用下不同布置方式的控制效果相差不大,其结果可为地震作用下类似的偏心结构扭转效应的振动控制提供借鉴参考。     

宿迁市府苑小区综合楼隔震分析

宿迁市府苑小区综合楼位于 8度区 ,设计基本地震加速度值为 0 3 0 g ,为 6层底部框架砌体结构 ,平面呈三折线形。工程采用基础隔震技术进行结构设计 ,隔震层由橡胶隔震支座、滑移支座、粘滞消能器组成。对隔震体系空间模型的时程分析表明 :采用基础隔震措施可显著降低上部结构的地震作用 ;设置粘滞消能器能较好地解决降低上部结构的地震作用和限制隔震层位移之间的矛盾 ,有效地消除结构的扭转效应     

新建减震结构优化设计方法

基于隔震理论提出减震结构优化设计方法,对某8度区11层框架结构进行了减震设计,通过附加粘滞阻尼器达到设防目标,根据振型分析调整隔震层层高,使安装阻尼器楼层位置降低至底部2层;将选取的7组加速度时程曲线分为4种工况,采用ETABS对减震结构进行了多遇地震作用下的时程分析,比较了各工况下阻尼器耗能总量和最大层间位移角。研究结果表明:将主体结构与减震装置看作有机整体对减震结构进行设计可取得较好的减震效果;将隔震层主体结构抗侧刚度作为减震装置设计参数,使隔震层基本周期与场地特征周期相等可取得最佳减震效果。     

布置黏滞阻尼器的框架结构抗震性能分析

提出附设黏滞阻尼器的结构设计流程,以昆明某幼儿园工程为例,通过在结构上附设黏滞阻尼器,对比原结构和消能减震结构在地震作用下的最大层间位移角和最大层间位移,研究了高地震烈度区框架结构附设非线性黏滞阻尼器后的减震效果。结果表明:黏滞阻尼器对结构减震效果明显,合理布置黏滞阻尼器后,框架结构的抗震性能满足规范要求。研究为高地震烈度区附设黏滞阻尼器的框架结构抗震设计提供了参考。