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。     

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。     

结构薄弱层基于EIMD的控震性能研究

本文基于滑移模态控制算法提出一种可行的新型电磁质量阻尼器(Electromagnetic Inertial Mass Damper,EIMD)—不规则结构体系的半主动控制策略。以含薄弱层刚度竖向不规则结构的两种不同结构模型作为研究对象,验证地震作用下所提控制策略的有效性和可行性,仿真结果表明:①对比薄弱层及相邻层放置一个阻尼器和两个阻尼器的控制效果,阻尼器数量和位置优化会提高含结构的整体控震性能;②采用滑模控制算法对结构进行半主动控制后,结构的震动响应大幅度减小,表明该类阻尼器基于滑移模态控制算法的半主动控震策略的可行性和有效性。     

不同控制策略下安装磁流变阻尼器的模型结构振动台试验与分析

本文对不同控制策略下安装有磁流变(MR)阻尼器的模型结构进行了振动台试验和分析。文中首先介绍了经典最优控制(COC)、瞬时最优控制(IOC)和线性二次高斯最优控制(LQG)等三种控制算法,然后对一首层安装有最近设计制造的MRF-04K型的MR阻尼器的、1/3比例的三层钢框架模型,进行了在两种被动控制和三种半主动控制等不同控制策略下的振动台试验,最后对模型结构地震反应的控制效果以及不同控制策略对控制效果的影响和控制稳定性进行了分析。研究表明,安装有MRF-04K阻尼器的结构控制系统具有良好的控制效果,无论是被动控制还是半主动控制,模型结构各层相对位移峰值均减小了45%左右,其均方根值均减小了70%左右,加速度反应峰值均减小了30%左右,其均方根值均减小了75%左右,从而验证了MRF-04K阻尼器是结构控制工程应用的一种理想的控制装置;研究还表明,在三种半主动控制策略中,基于LQG算法的半主动控制仅需模型结构的加速度反应的反馈信息,比基于IOC算法和COC算法的半主动控制     

磁流变阻尼结构的优化设置

采用磁流变阻尼器进行半主动控制可有效的减小结构的地震作用.不同的布置方式可以产生不同的抗震效果.通过对设置磁流变阻尼器的8层框架结构进行仿真分析和磁流变阻尼器的优化设置,得出使用阻尼器数目较少且对结构的减震效果也非常好的工况.     

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.     

偏心结构自复位复合摩擦阻尼器平扭耦联震动控制振动台试验研究

研制开发了一种新型自复位形状记忆合金复合摩擦阻尼器（HSMAFD）,该新型阻尼器由超弹性形状记忆合金丝和摩擦装置复合而成,并通过模型试验研究了新型阻尼器在循环荷载作用下的力学性能。制作了一个三层两跨单向偏心钢框架缩尺模型,进行了新型阻尼器偏心结构平动及扭转耦联震动反应振动台试验。考虑了不同考虑场地条件对结构地震反应的影响,对比分析了无控结构和装有新型阻尼器有控结构的震动反应。研究结果表明,新型超弹性形状记忆合金复合摩擦阻尼器对结构的平动及扭转角位移均有一定的控制效果,但场地条件对控制效果有较大的影响。     

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。     

应用MRF-04K阻尼器的大跨连续刚构桥地震反应的半主动控制

应用最近设计制作的MRF-0 4K型磁流变(MR)阻尼器对大跨连续刚构桥的地震反应实施半主动控制。首先建立了多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的运动方程,并基于瞬时最优控制算法建立了大跨连续刚构桥地震反应控制的计算方法,数值仿真分析了某四跨预应力混凝土连续刚构桥在不同控制策略下地震反应的控制效果,结果表明当在该连续刚构桥的两端各安装5 0个MRF-0 4K阻尼器,中墩墩顶水平位移降低7 0.4%,中跨跨中竖向位移降低7 7.7%,边跨跨中竖向位移降低6 6.0%。最后得出结论:应用MRF-0 4K阻尼器能使多支承不同步地震激励下大跨连续刚构桥的地震反应得到有效的控制,主动控制效果明显地高于被动控制效果,且半主动控制能取得理想的控制效果,即使地震发生时半主动控制系统失效,同样可以取得理想的控制效果,从而为MRF-0 4K阻尼器的工程应用提供了理论依据。     

摩擦耗能支撑高层立体车库结构抗震性能研究

为了有效控制罕遇地震作用下的结构响应,提出将摩擦耗能支撑(friction energy dissipation brace, FEDB)应用于高层立体车库结构。采用ANSYS建立了摩擦耗能支撑的精细化实体模型,分析了其在低周反复荷载作用下的滞回特性,并将其恢复力模型与弹塑性模型进行了对比。将摩擦耗能支撑布置于立体车库结构中,建立结构的整体有限元模型,对比分析了不同摩擦耗能支撑布置方案对结构动力响应的控制效果,得到了一种较优的布置方案。在此基础上,分析了控制效果随支撑刚度和阻尼器摩擦力的变化规律。结果表明:分析中可采用弹塑性模型对摩擦耗能支撑进行简化;罕遇地震作用下,在结构二层以上隔层布置摩擦耗能支撑对结构地震响应控制效果明显;支撑刚度大于70 kN/mm后对结构响应控制影响很小;阻尼器摩擦力在50 kN以下对结构响应控制有重要影响,并且沿结构高度方向变化设置阻尼器摩擦力可以改善位移响应控制效果。     

磁流体阻尼器半主动控制结构的地震反应分析

对磁流变阻尼器的性能及恢复力模型进行了介绍,并对其参数进行了设计,提出了基于经典线性最优控制算法和瞬时最优控制算法的半主动控制律.通过对一装有七个MR阻尼器的七层框架结构的地震反应分析表明,基于这两种控制算法的半主动控制律是非常有效的,并且该半主动控制方法能够有效地减小结构的地震反应.     

SDOF-磁流变式调谐液柱阻尼器系统半主动控制试验研究

结合磁流变(MR)阻尼器与调谐液柱阻尼器(TLCD)特点,研制具有半主动控制性能的磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)。基于Bingham模型,设计旋转剪切式MR阻尼器;依据Langrage方程,建立带有阻尼比修正系数的MR-TLCD、MR-TLCD与单自由度(SDOF)结构耦合动力方程。从耗能受力角度,分析该系统的简单双态控制算法。制作SDOF结构与MR-TLCD系统的半主动控制试验装置,实现系统的简单双态控制的半主动控制试验。从SDOF结构的位移峰值、MR-TLCD峰值响应、结构时程曲线对比、MR-TLCD半主动控制实时阻尼力方面,分析半主动控制算法的实时试验效果。结果表明MR-TLCD半主动控制装置具有明显的减振效果,在简谐荷载作用下,结构位移峰值和加速度峰值减振百分比达45%。     

基于黏滞阻尼器的框架结构随机地震响应分析

考虑到地震动具有随机性,利用平稳过滤白噪声地震动模型,首先建立黏滞阻尼结构的动力方程,运用虚拟激励法将平稳随机地震激励转化为简谐振动分析,求解黏滞阻尼结构在随机地震作用下的响应,然后通过选用相同数量的阻尼器在最大层间位移处集中布置、循环布置、权数布置三种布置方案,对比分析布置前后结构的地震反应,得出最优的黏滞阻尼器空间位置布置方案。由此可知,黏滞阻尼器具有明显的减震效果,得到的黏滞阻尼器布置建议对抗震设计和加固具有参考意义,同时使用虚拟激励法能高效快捷的求出结构的随机响应。     

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。     

半主动变阻尼结构的振动台试验研究

本文对新设计的一种新型磁流变阻尼器的力学性能进行了试验研究。通过试验,建立了阻尼器的力学模型。将阻尼器安装在一1:6三层钢框架结构模型上,进行了模拟地震振动台试验。试验中采用被动和半主动控制方法,输入不同的地震波,对结构进行了振动控制研究,了解半主动变阻尼结构的动力特性。振动台试验结果表明,在输入不同地震波时,被动控制的减振效果变化较大,而半主动控制对结构在不同地震波输入下均有较好的减振效果,另外,磁流变阻尼器在结构中的安装位置不同对结构的减振效果也有一定的影响。最后论文对比研究了被动控制结构和半主动控制结构动力反应试验结果及弹塑性分析结果,试验与计算结果符合较好。     

屋盖MR智能隔震系统对升船机地震反应的智能控制

升船结构很难采用常规的结构振动控制方法来抑制其顶部的地震反应,故提出利用MR智能阻尼器的屋盖MR智能隔震系统来减小升船结构顶部厂房的地震侧移反应和柱底的地震反应。MR智能阻尼器是利用磁流变液产生阻尼力的半主动控制装置,该装置具有机械构造简单,动力范围宽广,只需要较小的能量输入就能产生大的输出力,因此被证明能有效运用于土木工程结构来抵抗强烈地震和强风。本文阐述了MR阻尼器的力学性能,建立了屋盖MR智能隔震升船结构的控制方程,在此基础上实现MR模糊半主动控制。应用本文提出的方法对升船结构屋盖MR智能隔震系统进行仿真计算结果表明:模糊半主动控制使升船结构顶部层间位移和柱底弯矩均有明显的减小,能有效抑制升船结构顶部厂房的地震鞭梢效应。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

建筑结构地震响应的MR阻尼器PID半主动控制

根据建筑结构的特点进行了结构上的简化计算,并采用了磁流变（MR）阻尼器的Bingham模型及PID半主动控制算法对建筑结构地震响应进行了半主动控制分析研究,并且与结构被动控制的效果进行了对比,数值结果表明：在EI-centro地震激励作用下,被动控制和半主动控制对结构地震响应的水平位移与速度取得了不同的控制效果;对结构的位移及速度的控制效果,MR半主动控制均明显的优于被动控制。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

黏滞阻尼器伸臂桁架布置对超高层结构减震性能影响研究

在超高层结构中,传统伸臂桁架能显著提高结构抗侧刚度、减小结构侧移,但给结构带来刚度、内力突变等不利影响,形成结构薄弱层。黏滞阻尼器伸臂桁架因其在一定程度上减小结构刚度、提供附加阻尼比,成为近年高层建筑结构抗震与抗风的新型体系。针对一226 m超高层结构中某一榀平面框架-剪力墙,在伸臂桁架中布置黏滞阻尼器,对比分析5种不同黏滞阻尼器布置方案伸臂桁架结构在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的消能减震效果,将为黏滞阻尼器在超高层结构伸臂桁架中的进一步研究和应用提供借鉴。