超高层结构伸臂桁架的承载力及刚度简化计算

对超高层结构体系中常用的伸臂桁架-单斜腹杆型式(N型)从桁架机制与刚架机制出发、依据伸臂桁架破坏模式建立了简化计算模型,揭示其受力机理.采用有限元模型对伸臂桁架的承载力和刚度指标进行了评估,得知斜腹杆是伸臂桁架主要的受力构件,对伸臂桁架整体承载力以及刚度均起着决定性作用.有限元计算值同简化模型计算结果较为接近,表明所提出的简化模型可以应用于伸臂桁架初步设计中的承载力及刚度的计算.     

带伸臂桁架减振层高层结构抗风效果分析

建立某50层钢框架-混凝土核心筒三维空间结构模型,对原结构和装设伸臂桁架减振层的结构进行顺风向脉动风作用下的时程分析,探讨了减振层数量与布设位置对该结构抗风性能的影响.结果表明:合理的减振层数量及其优化设置可有效改善高层结构舒适度以及抗风性能;以层间位移角和结构顶层峰值位移为控制目标,将阻尼器连续布设在结构中部减振效果较好;以结构顶层峰值加速度为控制目标,将阻尼器连续布设在靠近结构顶部减振效果较好;在黏滞阻尼器的阻尼指数和总阻尼系数等参数不变的条件下,设置多道减振层高层结构的综合抗风性能优于设置单道带伸臂桁架减振层的高层结构.     

基于反应谱分析的高层结构伸臂桁架最优位置研究

基于振型分解反应谱法,提出伸臂桁架结构最优布置位置的数学表达式。通过分别改变伸臂桁架的刚度、核心筒的刚度、外柱刚度等参数中的1个或2个,对伸臂桁架结构的平面层简化模型进行分析,研究最优伸臂桁架位置的变化规律,并对参数分析的结果进行公式拟合。研究结果表明:由地震反应谱分析获得的最优伸臂桁架位置高于静力均匀布置荷载作用下的最优伸臂桁架位置,二者的变化趋势一致。     

磁耦合调谐质量阻尼器的参数优化及减振效果

在调谐质量阻尼器的基础上,将黏性阻尼器换成电磁阻尼器,建立了3个自由度磁耦合调谐质量阻尼系统的力学模型及其运动学方程。利用傅里叶变换导出了该系统随外激励变化的傅里叶响应函数。根据固定点法和参数组合筛选法对系统的参数进行了优化处理,得到了最优频率比、电阻尼比和耦合参数。减振效果显示,磁耦合调谐质量阻尼器比调谐质量阻尼器的减振效果提高了20%左右。     

结构杠杆式主动调谐质量阻尼器的新控制策略

基于杠杆式调谐质量阻尼器(LT-TMD)的概念，提出了杠杆式主动调谐质量阻尼器(LT-ATMD)的控制策略．利用导出的LT-ATMD结构系统的动力放大系数解析式，讨论了LT-ATMD的动力特性(包括冲程)．数值结果表明，驱动器设置于质量块处LT-ATMD和ATMD具有近似相等的最优阻尼比、调谐频率比、控制效果和冲程．驱动器设置于质量块处LT-ATMD的冲程略大于LT-TMD的冲程，但能明显地提高LT-TMD的控制效果．与ATMD相比，驱动器设置于质量块处LT-ATMD的关键优点是通过移动支撑的位置可以限制弹簧的静力和动力伸长而保持其性能(包括冲程)不变．     

高烈度区框架—核心筒—伸臂桁架结构耗能分析

作为重要的抗侧力体系和耗能构件,伸臂桁架对超高层建筑有着举足轻重的作用.文中以某8度区框架—核心筒超高层结构为工程背景,基于Perform-3D软件进行了罕遇地震工况下的耗能分析.结果 表明:地震大部分能量(约78.7％)在弹性阶段由结构阻尼吸收,以振动衰减或结构内能形式耗散了,仅少量能量(约20.8％)使结构产生变形...     

地震作用下结构主动调谐质量阻尼器最优控制设计

基于Kanal-Tajimi地震动模型，建立了主动调谐质量阻尼器(ATMD)结构系统的位移和加速度传递函数．定义ATMD最优参数的评价准则为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化．ATMD有效性的评价准则定义为：设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数的最小值的最小化与未设置ATMD结构的最大位移和加速度动力放大系数之比．定义ATMD冲程的评价准则为：ATMD的最大位移动力放大系数．基于选择的评价准则，研究了地震卓越频率(EDF)对ATMD在控制结构位移和加速度响应时的最优参数、有效性和冲程的影响．     

基于磁流变阻尼器的车辆悬架半主动控制研究

采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制。为了便于比较，研究了三种控制策略。提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案，给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明，基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果，具有良好的应用前景。     

自适应桁架结构局部积分力反馈振动阻尼控制研究

本文主要研究自适应桁架结构的振动控制理论和方法，将结构中主动构件的局部弹性内力经过积分和比例反馈控制器运算后，得到主动构件的输出控制力，以实现结构的振动阻尼控制。文中还引入模态应变能因子的概念，建立了主动构件配置的多目标优化函数，以研究其优化配置问题。通过一平面自适应桁架结构的优化配置计算和数值仿真，说明了文中所述控制方法的有效性。     

基于磁流变阻尼器的多种控制组合振动台研究

用带有DR—1005—3型磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器及橡胶隔震垫的三层框架模型结构进行了减震控制实验。依据LQG控制算法得到最优控制。在Simulink环境下编制实时控制软件,对阻尼器进行出力控制。分别进行只带磁流变阻尼器、调谐质量阻尼器以及橡胶隔震垫子系统和各个子系统组合的七种振动台实验。试验结果表明:基于MR阻尼器的控制系统是有效的,可以显著降低模型结构的加速度响应。将磁流变阻尼器与调谐质量阻尼器和橡胶隔震垫进行组合使用可以得到更好的控制效果。     

随机动力系统磁流变阻尼最优控制策略

提出了基于广义密度演化方程的限界Hrovat半主动控制策略.以随机地震动作用下磁流变阻尼控制系统为研究对象,根据系统二阶统计量评价和跟踪实现目标主动最优控制力的控制准则,进行了磁流变液阻尼器的参数设计.数值结果表明在概率意义上,恰当设计的半主动控制器可以达到与主动控制器几乎相同的控制效果.同时,磁流变阻尼器表现出类似Bouc-Wen模型的动态阻尼性能,即强度退化、刚度退化和捏拢效应.     

高架桥地震响应的半主动控制研究

文章根据高架桥的结构特点,将整个结构简化为多自由度(MDOF)体系,采用磁流变(MR)阻尼器中修正的Bouc-Wen模型和剪切型最优控制(clipped-optimal control)算法对高架桥的地震响应进行了半主动控制研究;同时将MR阻尼器半主动控制与结构被动控制和主动控制的效果进行了对比研究;使用EI-Centro波、Taft波和天津波3种地震波对高架桥-MR阻尼器半主动控制系统进行了数值模拟计算。数值结果表明:基于MR阻尼器的半主动控制能够有效地减小高架桥的水平地震位移,其控制效果明显优于被动控制,且接近于主动控制。     

多维多点激励下大跨度连体高层结构减振研究

针对连体高层结构连廊跨度不断增大的趋势,在多维多点地震激励下采用黏滞阻尼器对其进行了减振研究.首先从主动线性二次型调节(LQR)理论出发推导了阻尼器的主动最优控制力以指导阻尼器选型,进而通过在一大跨度连体高层结构算例在一致激励以及多维多点激励下对其进行了减振数值模拟研究.结果表明在连体高层结构上布置黏滞阻尼器可以有效减小地震响应并提高其抗震安全性,但同时也发现地震动空间效应会使减振效果发生明显波动,因此在设计减振方案后应考虑不同地震激励条件对减振效果进行验证.     

智能桁架结构自适应模糊主动振动控制

针对智能桁架结构的振动抑制问题,研究如何设计自适应模糊主动振动控制器.结合模糊控制理论和传统的自适应控制理论,基于Lyapunov综合法,设计了一种稳定的直接型自适应模糊主动振动控制器.同时引入监督控制,把控制量分为自适应模糊控制量和监督控制量,监督控制的设计保证了系统状态量的有界性.最后,对一个平面16杆智能桁架结构进行了自适应模糊主动振动控制的仿真研究.结果表明: 在结构参数或外部环境发生变化时,直接型自适应模糊主动振动控制器仍可以获得理想的控制效果,具有很好的鲁棒性.     

频率依赖性对黏弹性调谐质量阻尼器的影响

为了研究黏弹性材料频率依赖性对黏弹性调谐质量阻尼器控制性能的影响,引入了黏弹性材料的等效分数阶开尔文模型,建立了结构-黏弹性调谐质量阻尼器系统的动力方程.定义了储能模量和损耗因子的频率依赖性指标,分析了频率依赖性指标对受控结构和阻尼器动力响应的影响规律,通过数值算例验证了黏弹性调谐质量阻尼器良好的控制效果.结果表明:黏弹性材料储能模量的频率依赖性水平越高,黏弹性调谐质量阻尼器的控制效果越好,其自身的响应越小;损耗因子的频率依赖性水平对黏弹性调谐质量阻尼器控制效果影响较小,但其数值大小直接影响了黏弹性调谐质量阻尼器的最优频率比和控制效果.     

智能桁架结构自抗扰振动控制实验研究

针对大型智能桁架结构的振动抑制问题,采用扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈控制律(NLSEF),设计了不依赖于模型的自抗扰振动控制器。然后,基于dSPACE实时仿真系统,建立了102杆三棱柱压电智能桁架结构的主动振动控制试验系统,进行了自抗扰振动控制实验。结果表明:自抗扰振动控制器可有效地用于压电智能桁架结构的振动控制,低频谐振控制实验振幅降低了81.5%,取得了良好的控制效果。     

一种对高层建筑振动半主动控制的新策略

为了解决调谐质量阻尼器(TMD)的有效工作频域较窄和主动质量阻尼器(AMD)的控制力存在时滞效应的问题,提出在TMD中嵌入磁流变阻尼器(MRD)的新型半主动控制装置——TMMRD。采用模糊控制器取代传统滑动模态控制(SMC)的不连续"开关"式控制和等效控制的不确定性规则,基于Lyapunov函数设计自适应模糊控制律,结合改进的限幅最优(MCO)控制算法提出适合TMMRD的自适应模糊滑动模态半主动控制(ASMC/MCO)策略。运用TMD被动控制、ASMC/MCO半主动控制、ASMC主动控制和线性二次型高斯(LQG)主动控制分别对一座30层钢框架结构进行地震响应分析。研究结果表明:提出的ASMC控制策略的鲁棒性明显优于LQG;ASMC/MCO控制和ASMC控制下的减震效果明显优于TMD控制和LQG控制;ASMC/MCO的半主动控制力与ASMC的主动控制力吻合很好。     

结构地震反应最优控制的目标函数和稳定性

对一装有理想半主动阻尼器的智能隔震结构进行了分析,比较了经典最优、瞬时最优和序列最优3种最优控制算法,分别从基于状态反馈和输出反馈的目标函数及稳定性的角度进行了探讨．数值算例结果表明,提出的序列最优控制算法的控制效果优于经典最优控制算法和瞬时最优控制算法,且稳定性良好;在同一控制能量下,基于输出反馈的控制效果优于状态反馈,说明了智能隔震结构采用输出反馈的合理性。     

轧制H型钢单伸臂梁的弹性弯扭屈曲分析

对热轧H型钢单伸臂梁受均布荷载作用时的弹性弯扭屈曲进行了分析.认为全跨作用均布荷载的单伸臂梁当控制截面位于简支段时,可以近似简化为端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁.运用能量法提出了端部受集中力偶和全跨受均布荷载作用的简支梁的临界弯矩计算公式,辅以ANSYS有限元对单伸臂梁进行屈曲分析,将其有限元结果与理论公式...     

磁流变环形调液阻尼器(MR-CTLCD)对结构扭转振动控制的参数研究

研究在地震激励下,磁流变环形调液阻尼器对结构扭转反应的控制.首先建立磁流变环形调液阻尼器在地震作用下的运动方程,根据随机振动虚拟激励法一般原理,推导地震作用下磁流变环形调液阻尼器振动控制最优控制参数的表达式,对结构纯扭转的振动问题进行研究,分析各参数对最优等效阻尼比和最优频率比的影响,以及各参数对磁流变环形调液阻尼器减振效果的影响.结果表明,磁流变环形调液阻尼器能有效较小结构扭转振动,是一种有效的结构扭转振动控制装置.