耗能减震结构中耗能器总耗能层间分配比例研究

对于沿层高方向均匀布置耗能器的耗能减震结构,耗能器总耗能各层问分配比例的合理估计是耗能减震结构基于能量的设计方法需解决的问题之一.本文以3层、7层、12层均匀布置不同类型耗能器的混凝土框架结构为例,分析了地震动幅值对层间分配比例的影响,结果表明,线性粘滞阻尼器总耗能的层间分配比例不受地震动幅值的影响,非线性粘滞阻尼器和金属耗能器总耗能各层间分配比例受地震动幅值影响较小,可忽略不计.以一受正弦函数激励作用的均匀布置耗能器的多自由度系统为研究对象,推导了不同类型耗能器总耗能各层间分配比例的近似计算公式,以8条不同场地类型地震波为输入,分别对3层、7层、12层附加不同类型耗能器的结构进行时程分析.采用近似计算公式的计算值与时程分析值的对比表明,线性粘滞阻尼器总耗能层间分配比例近似值与时程分析值吻合较好,非线性粘滞阻尼器和金属耗能器总耗能各层间分配比例近似值与时程分析值差别不大,在基于能量的设计中可采用近似值估计分配比例值.     

基于模式搜索算法的大跨机库柱间消能支撑参数优化研究

大跨维修机库动力特性复杂,针对该类结构的减震研究则刚刚起步。本文结合大跨机库的地震响应特点,采用布置柱间消能支撑来进行机库结构地震响应的被动控制。结合减震结构优化模型特点与主要优化算法的数学原理,选取模式搜索算法作为结构减震装置参数优化分析工具,通过目标函数程序的编制实现了模式搜索算法在结构被动控制系统参数优化分析中的应用。最后针对机库基底剪力设置了适应度函数,进行了机库结构柱间耗能支撑阻尼系数的优化分析,并给出了机库减震效果随减震装置参数的变化规律。分析表明,模式搜索算法以及相应的优化程序可以有效地实现机库结构减震参数优化分析。     

耗能减震结构设计方法及应用研究

耗能减震结构发展至今,正在逐步走向成熟,其中,在结构中加入能量耗散器,控制能量耗散结构的地震响应,是一种有效、安全、可靠、经济减震的方法。因此,通过介绍耗能减震结构的设计原理,以及归纳总结近年来开发和应用的耗能减震装置,阐述耗能减震的理论及方法,综述分析了耗能减震技术在国内外工程结构中的应用情况,为类似工程提供借鉴。     

粘弹性阻尼器耗能结构基于EE增益的优化设计

在结构中均匀布置阻尼器的耗能减震效果并不理想,而且限制了结构空间的使用。基于EE增益对粘弹性阻尼器耗能结构进行优化设计,即利用Matlab线性矩阵不等式norminf函数和优化工具箱fmincon函数搜索最小的结构被调输出能量与外部扰动能量的比值Γee(EE增益),从而得出阻尼器在耗能结构中的优化位置和数量,以控制感兴趣的被调输出。选用1栋10层结构对该方法进行了验证,结果表明该优化方法的减震效果明显改进,同时阻尼器仅需安装在较少的几个楼层,扩大了结构的使用空间。修正被调输出的权矩阵,发现被调输出峰值可以更小,但结构楼层加速度却大大增加。     

利用惯容黏滞阻尼器的高层连体结构消能减震设计

高层连体结构采用集中布置消能减震装置的消能减震方案存在耗能能力需求高、响应分布不均匀等问题。利用惯容黏滞阻尼器(VID)放大耗能能力的优势,提出基于VID的消能减震方案,以及考虑结构整体减震效果的消能减震设计方法。结合质点系模型和随机振动理论评价连体结构的地震响应,通过在连体结构连廊处集中布置VID控制结构响应,定义连体结构整体减震指标评价结构响应的控制效果。将设计方法应用于实际结构,分析表明,通过在连廊处集中布置VID,能合理有效地降低结构响应、改善响应分布; VID的控制效果受连廊位置的影响,本研究在几种连廊及VID的布置方案中比选出最优方案。     

粘弹性阻尼器参数设计及位置优化实用方法

粘弹性阻尼器是减振被动控制中一种十分有效的耗能减震装置.本文系统地阐述了粘弹性阻尼器用于结构抗震控制的设计方法，根据粘弹性阻尼器的耗能原理友抗震规范方法提出了粘弹性阻尼器位置优化实用方法，比较了粘弹性阻尼器在不同位置布置下的减震效果，并为粘弹性阻尼器几何参数及位置确定提供了实用可行的设计过程。     

消能减震技术在某大跨空间桁架结构中的应用研究

为研究屈曲约束支撑(BRB)与黏滞消能器(VFD)对大跨空间桁架结构的减震控制作用,在某会展中心大跨空间桁架结构部位设置BRB与VFD,利用有限元分析软件SAP2000对大跨空间桁架结构进行罕遇地震作用下的非线性时程分析。研究地震波输入时BRB与VFD对大跨空间桁架结构的减震控制机理,以空间桁架整体结构的位移、加速度及构件内力为减震控制指标,对比分析采用不同方案对结构抗震性能的影响。结果表明:在大跨空间桁架结构部分设置消能器可以有效地控制桁架在地震作用下的受力与变形,改善桁架部分的抗震性能;大震下消能器的滞回曲线均较饱满,消能器耗能能力良好;大跨空间桁架结构布置BRB较布置VFD减震效果更优。     

基于减震控制目标的黏滞消能设计实用方法

提出了一种黏滞流体消能器减震设计的实用设计方法:即由设定的性能目标确定地震作用的降低程度,再确定原结构所需要的消能器附加有限阻尼比,再根据消能器耗散的能量与消能结构的总应变能两者的比值,估算出结构所需消能器的数量,最后进行消能器的优化设计。采用本文实用设计方法对一栋框架-剪力墙结构进行消能器布置。对该减震结构在多遇地震和罕遇地震作用下的减震效果分析表明,利用本文实用方法得到的消能器布置达到了预期减震效果。本文实用方法简便准确,是快速估算黏滞流体消能器数量和选择消能器优化参数的有效方法。     

粘弹性阻尼器位置优化目标函数及其实现方法

粘弹性阻尼器 (VED)是减振被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。VED的安装位置优化可使VED发挥最佳减震效果 ,然而通常要通过多次循环计算才能确定VED的优化位置 ,计算十分耗时。对多种位置优化目标函数及其实现方法进行了讨论 ,并根据VED的耗能原理及抗震规范提出了VED位置优化实用方法 ,使全部VED能够一次定位 ,简单可行 ,最后比较了VED在不同位置布置下的减震效果     

黏弹性阻尼器对框架结构抗震性能的影响分析

黏弹性阻尼器作为一种减震装置，能够较好地抵抗和减少建筑物受到的地震作用影响。基于Midas/GEN软件，选取三条普通地震波，对一栋5层混凝土框架结构模型进行非线性地震反应分析，提出了布置有黏弹性阻尼器的框架减震结构，分析其减震效果，通过分析不同位置的黏弹性阻尼器的耗能能力优化布置。结果表明：通过合理布置黏弹性阻尼器可以更好地实现框架结构耗能，降低结构地震响应，使结构的层间位移、层剪力以及层加速度都得到有效控制，并且在结构下部布置阻尼器，其耗能能力更优于布置在结构上部。     

基于能量和控制效果指标的黏滞阻尼器优化设计

提出以能量和控制效果指标为目标函数的黏滞阻尼器优化设计方法。基于黏滞阻尼器参数对其滞回曲线的影响,在分别以加速度控制效果指标和能量为目标函数的情况下,采用遗传算法对黏滞阻尼器进行了布置及参数的同步优化,在综合考虑了位移控制效果指标、加速度控制效果指标及能量的情况下,再次对黏滞阻尼器进行了优化设计,将三种黏滞阻尼器优化设计结果与传统设计结果进行了比较,并分析了四种阻尼器设计结果对地震的敏感性。研究表明:考虑能量的黏滞阻尼器优化设计是有效的,在目标函数中引入能量可以减小设计结果对地震波的敏感性。     

Building design optimization using a convergent pattern search algorithm with adaptive precision simulations

We propose a simulation–precision control algorithm that can be used with a family of derivative free optimization algorithms to solve optimization problems in which the cost function is defined through the solutions of a coupled system of differential algebraic equations (DAEs). Our optimization algorithms use coarse precision approximations to the solutions of the DAE system in the early iterations and progressively increase the precision as the optimization approaches a solution. Such schemes often yield a significant reduction in computation time.We assume that the cost function is smooth but that it can only be approximated numerically by approximating cost functions that are discontinuous in the design parameters. We show that this situation is typical for many building energy optimization problems. We present a new building energy and daylighting simulation program, which constructs approximations to the cost function that converge uniformly on bounded sets to a smooth function as precision is increased. We prove that for our simulation program, our optimization algorithms construct sequences of iterates with stationary accumulation points. We present numerical experiments in which we minimize the annual energy consumption of an office building for lighting, cooling and heating. In these examples, our precision control algorithm reduces the computation time up to a factor of four.     

基于综合集成研讨厅方法的节能建筑建设体系的研究

“综合集成建设体系”是现代工程建设的重要方向,将系统论中的综合集成研讨厅方法应用于节能建筑设计时,需要包括建筑师、结构工程师、设备工程师、材料专家、节能技术专家、心理学家等与建筑行业相关的各行业专家的全程参与。综合集成建设体系是一个开放式的设计平台,在满足建筑使用功能的前提下,追求建筑全生命周期内的最优化节能。体系涵盖了建筑优化、资源优化、能源优化、材料优化、环境优化、智能控制优化和经济优化等7个方面。利用节能建筑综合集成建设体系,建设者们可以全面把握节能建筑建设。     

冷水机组的优化群控节能分析

本文对中央空调系统的冷水机组的优化群控节能做了概要性介绍,特别对容量冗余的精细设计、提高控制精度实施节能的内容以及大群控和小群控的结合方面做了较为深入的分析.通过冷水机组的优化群控,可以实现较好的节能效果.     

优化偏心支撑框架的连接件以获得最大耗能能力

给出偏心支撑框架(EBF)的优化设计方法,将其作为被动控制手段应用于建筑结构的抗震设计中。在EBF梁与支撑的连接件处设置加劲肋以提高其刚度和塑性变形能力。给出连接件加劲肋位置及厚度的优化设计方法,采用Tabu搜索算法求解最优解,其目标函数为破坏前的塑性能量耗散。采用有限元软件计算静态循环荷载作用下连接件的变形,结果显示,通过微单元优化可以提高连接件的耗能能力。     

Optimization of link member of eccentrically braced frames for maximum energy dissipation

An optimization method is presented for design of an eccentrically braced frame (EBF), which is used as a passive control device for seismic design of building frames. The link member between the connections of beams and braces of EBF is reinforced with stiffeners in order to improve its stiffness and plastic deformation capacity. We present a method for optimizing the locations and thicknesses of the stiffeners of the link member. The optimal solutions are found using a heuristic approach called tabu search. The objective function is the plastic dissipated energy before failure. The deformation of the link member under static cyclic loads is simulated using a finite element analysis software package. It is demonstrated in the numerical examples that the dissipated energy can be increased through optimization within small number of analyses.     

污水处理CASS工艺优化路径的研究分析

CASS工艺目前仅有《室外排水设计规范》(GB50014-2006)和《SBR序批式活性污泥法污水处理工程技术规范》(HJ577-2010)来指导设计,具体的工艺参数尚无其他完善的设计规程。同时,在CASS工艺各阶段,能耗、参数控制也不相同,具有极大的优化空间。本文从CASS工艺设计与运营出发,在保证出水水质达标的前提下,通过调整体积参数、数学建模、流场分析以及工艺时序等,提出实现工艺运行条件的最优化的方法,探索建立污水处理节能降耗的多参数动态综合控制模型,为实现污水处理厂的全过程优化提供一个完整的技术路线。     

多元模块式中央空调控制系统研究探讨

控制系统方案是针对武汉某综合体项目中央空调系统设备的节能降耗、科学管理和优化组合运行而设计。多元模块化形式的系统设计,在不同的运行情况下,采用不同模块组合运行,实现了多元化组合调控,加大了系统的可变性。针对中央空调系统的智能管理及能源优化,采用LTUZ能源优化专用控制器和LTUZ智能管理专用控制器,配上远程系统专用智能操作平台,实现中央空调控制的智能管理和能源优化。     

Passive designs and strategies for low-cost housing using simulation-based optimization and different thermal comfort criteria

An optimum design of low-cost housing offers low-income urban inhabitants great opportunities to obtain a shelter at an affordable price and acceptable indoor thermal conditions. In this paper, the design and operation of a low-cost dwelling were numerically optimized using a simulation-based approach. Three multi-objective cost functions including construction cost, thermal comfort performance and 50-year operating cost were applied for naturally ventilated and air-conditioned buildings. Thermal environment inside the house was controlled and assessed by two thermal comfort models. Optimization problems which consist of 18 design parameters and 6 ventilation strategies were examined by two population-based probabilistic optimization algorithms (particle swarm optimization and hybrid algorithm). Optimum designs corresponding to each objective function, differences in optimal solutions, energy saving by the adaptive comfort approach and optimization effectiveness were outlined. The optimization method used in this paper shows a considerable potential of comfort improvement, energy saving and operating cost reduction.