偏心结构非线性黏滞阻尼器位置优化的遗传算法求解

目的研究遗传算法在偏心结构中非线性黏滞阻尼器位置优化的应用问题,通过与穷举法结果比较,验证了该优化方法的可行性.方法分别采用了二进制的对称分组和自由分组两种编码方式,基于改进的遗传算法(MGA)和有限元分析软件SAP2000API开发了一种面向偏心结构中阻尼器快速优化布置的平台.推导了基于拟合标准反应谱生成的人工地震动记录的方法,提出了两种为抑制偏心结构扭转效应而设计的评价函数,然后引入两个性能评价指标,进行了大量逐步积分数值分析.与穷举法比较验证了该优化平台对于偏心结构中,给定数目黏滞阻尼器位置优化结果的可靠性和高效性.结果评价函数的设计和编码方法的选择对阻尼器优化影响较大,场地地震动输入会影响阻尼器的位置优化与编码方法的选择相关;力学参数的改变不影响阻尼器的位置分布,但非黏滞阻尼器阻尼系数和阻尼指数取值适中,可以兼顾层间位移角最大楼层和结构总体反应两个方面的减震效果.结论遗传算法与有限元方法的结合,可以方便快捷地解决偏心结构中阻尼器的位置优化的问题.但评价函数、编码方法以及地震动输入的选择要结合实际工程的需要.     

基于遗传算法的黏滞液体阻尼器优化布置研究

介绍了黏滞液体阻尼器的计算模型和遗传算法的基本原理,基于改善建筑结构的抗震效果提出了一种实现阻尼器个数和位置优化的目标函数,利用MATLAB分别对低层、中高层和高层3种建筑结构的黏滞液体阻尼优化布置进行数值分析.结果表明:通过编制目标函数程序得出的阻尼器布置方案可以有效提高建筑结构的抗震性能,通过选择目标函数系数可以同时解决黏滞液体阻尼器位置和工程造价成本即阻尼器数量的问题.     

黏滞阻尼器附加刚度对结构抗震性能的影响研究

为研究黏滞阻尼器附加刚度对结构抗震性能的影响,提出了考虑附加刚度影响的多自由度黏滞阻尼减震结构的分析模型,探讨了考虑附加刚度影响的结构动力非线性方程的求解过程,基于Matlab语言编制了非线性时程分析程序,并通过五层和十层算例研究了附加刚度对减震结构动力响应的影响,结果表明:附加刚度对黏滞阻尼结构的层间位移和顶层加速度的影响随地震输入的增大而增大,黏滞阻尼系数应根据结构刚度在一定范围内取值,附加刚度对减震结构的加速度响应具有放大作用。     

缸式黏滞阻尼器力学性能的理论与试验研究

简述缸式黏滞阻尼器的结构和力学分析模型;基于幂律流体理论对双出杆黏滞阻尼器的阻尼系数与设计参数的关系进行分析,推导出幂律流体模型的计算阻尼系数表达式;利用MTS对其进行力学性能试验研究,试验结果与计算结果吻合;提出黏滞阻尼器的力学性能试验分析设计与方法。     

基于改进遗传算法的磁流变阻尼器多目标空间 优化布置

为解决空间结构中阻尼器位置和数量优化问题,基于遗传算法提出一种新型编码方式——“A-B”型数字编码,实现了对阻尼器优化布置的精确定位. 推导了磁流变阻尼器（MRD）附加刚度和附加阻尼矩阵,采取H2范数优化控制理论、代间比较权重等理论提出了改进遗传算法,并采用MATLAB软件开发了多目标空间优化布置改进遗传算法程序. 以10层钢筋混凝土框剪偏心结构为例,依据规范选取7条地震波作为动力时程输入,对优化方案及3种工况下结构位移、加速度、扭转控制进行计算,并分析了不同减震指标随MRD数量变化的发展趋势. 结果表明：优化目标函数值随进化代数迅速收敛;4种工况中优化方案控制效果最佳,顶层88号节点X、Y向减震率分别达39.45%、32.68%,结构扭转得到有效控制. 算例表明了改进遗传算法的有效性,实现了对空间结构阻尼器布置的精确定位,且结构得到最优控制.     

附加黏滞阻尼器的框架结构地震响应分析

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。     

基于黏滞阻尼器的建筑结构减震研究

减隔震技术是通过引入隔震系统或阻尼装置以降低结构地震反应。本文首先简要介绍常见的阻尼器在建筑结构中的发展研究现状,然后进一步对常用的黏滞阻尼器的减震机理及力学模型进行合理的论述,分析了黏滞阻尼器在建筑结构抗震应用中的影响因素,并结合实际算例,对某建筑结构进行基于黏滞阻尼器的减震分析,研究得到合理布置黏滞阻尼器对结构的层间位移角控制明显,可防止普通结构在地震中的倒塌。本文研究可为黏滞阻尼器在建筑结构抗震中的推广应用提供参考。     

基于黏滞阻尼器的RC框架抗震性能提升设计

基于性能化设计理念，对既有RC框架结构提出了一种基于黏滞流体阻尼器的抗震性能提升设计方法.以大震作用下的结构弹塑性位移作为性能控制目标，利用等价高阻尼弹性位移反应谱，通过迭代进行原结构和减震结构的弹塑性位移响应计算.利用算例展示了不同黏滞阻尼器速度指数减震方案的设计结果，并与工程实践中常用的基于小震工况设计方法结果进行对比.结果表明，所提方法可以实现性能设计目标且避免直接对结构多次进行弹塑性时程分析，设计过程高效快捷.该方法更适合采用低速度指数的黏滞阻尼器，在阻尼器成本和结构大震位移响应相同的情况下，相比速度指数为0.6的减震方案，采用速度指数为0.2的阻尼器在中、小震作用下的结构位移响应可以分别减小16%和30%.     

钢筋混凝土减震模型力学性能试验研究

针对RC结构减震缩尺模型,开展其主体结构材料与附加减震装置力学性能试验.从承载能力相似的角度以微粒混凝土及镀锌铁丝模拟原型结构混凝土及钢筋的力学性能,基于模型结构减震性能目标需求设计小吨位黏滞阻尼器的规格、数量及布置位置,就主体模型的材料力学性能及阻尼器的动力性能进行分析.结果表明:微粒混凝土及镀锌铁丝可以较好地模拟混...     

基于改进遗传算法的阻尼器位置与数量优化分析

为实现大跨网架结构上黏滞阻尼器位置和数量的优化,以替换杆件模态应变能百分比之和取得最大值为目标函数,以结构节点位移、加速度和杆件应力的峰值为优化控制指标,采用Matlab编写并验证改进的遗传算法优化程序.基于优化结果,采用ANSYS对网架结构在多遇、罕遇地震作用下的震动控制效果进行数值模拟对比分析.结果表明,阻尼器优化布置方案减震效果良好,明显改善结构受力状况;以安全性及经济性为优化目标,得到最佳方案,总结出大跨网架中黏滞阻尼器的布置规律,对实际工程减震设计具有参考意义.     

自锚式悬索桥减震控制的试验研究

为研究独塔自锚式悬索桥在纵向设置黏滞阻尼器后的结构地震响应和减震效果,以某独塔自锚式悬索桥为工程背景,按照相似理论,设计制作了1/20大比例缩尺模型,设计了一致输入和行波输入试验工况,进行了在主箱梁与辅助墩之间纵向设置黏滞阻尼器的振动台试验。研究结果表明:在自锚式悬索桥纵向设置参数合理的黏滞阻尼器后,模型桥的纵飘频率变化很小,阻尼比变大,说明黏滞阻尼器对结构提供了一定的阻尼,一致激励工况下,梁端、塔顶位移反应减小,并且主塔底部应力有所减小,具有较好的减震效果;行波激励工况下,行波效应对自锚式悬索桥的结构响应有放大作用,阻尼器在行波激励下起到了很好的减震作用。     

广义阻尼模型及其在混凝土重力坝地震响应分析中的应用

基于黏弹性材料的广义流变模型,推导出一种广义阻尼模型及相应的结构动力学方程,分别选用指数函数和高斯函数为广义阻尼模型的卷积核函数,采用Newmark直接积分法计算了Koyna大坝的地震响应,分析了松弛参数、时间积分步长对大坝地震响应的影响,比较了广义阻尼模型和黏滞阻尼模型情况下大坝的地震响应。结果表明：地震作用下广义阻尼模型的响应峰值均大于黏滞阻尼模型的响应峰值;松弛参数越大,广义阻尼的响应峰值越接近黏滞阻尼的响应峰值;指数模型对数值积分时间步长的要求高于高斯模型。     

漂浮体系斜拉桥黏滞阻尼器参数的简化计算

根据漂浮体系斜拉桥的动力响应特点以及近断层速度脉冲型地震动特性,基于结构动力学基本理论,提出了考虑附加黏滞阻尼器的漂浮体系斜拉桥三质点简化动力模型.利用等效阻尼比概念以及能量消耗等效原理,推导得到了速度脉冲型地震动作用下漂浮体系斜拉桥线性及非线性黏滞阻尼器阻尼系数的简化计算公式.最后,通过一座漂浮体系斜拉桥实例,验证了相关公式的正确性.     

某门诊住院楼消能减震加固设计与抗震性能分析

对于某工业厂房改造为医院门诊住院楼项目,文章采用基于消能减震技术的抗震加固方案进行分析设计,结合项目情况确定加固方案,在合理位置布置适当数量的黏滞阻尼器,采用ETABS有限元软件建立减震前后分析模型;分别在多遇地震下进行反应谱分析、弹性时程分析,对比减震前后模型层间剪力和层间位移角变化,并采用能量法计算附加阻尼比;提出在罕遇地震下预期抗震性能目标,通过动力弹塑性时程分析,对比层间位移角变化,并对建筑物进行性能评价。研究结果表明：与原结构相比,减震结构地震响应明显降低,塑性变形和损伤破坏满足抗震目标要求,黏滞阻尼器起到良好的耗能作用,减震设计效果显著。     

附加黏滞和黏弹阻尼器的结构减震分析

为了更好地减少建筑结构的地震响应,研究将黏滞阻尼器和黏弹性阻尼器结合附加到建筑结构中。以9层钢筋混凝土框架结构工程为例,首先利用PKPM软件和ETABS软件建立了4种模型,振型对比分析发现:PKPM模型(无控结构)与ETABS模型a(无控结构)、模型b(附加黏滞阻尼器)和模型c(附加黏弹性阻尼器)的最大振型差分别为8%、7%和13%。结果说明:ETABS软件可取得较精确的结果,附加黏滞阻尼器后或黏弹性阻尼器后,结构的自振周期都有一定缩短,尤其是后者的作用效果更明显。再利用ETABS软件建立了5种模型,输入地震波后,对其层间最大位移角和最大位移进行对比分析,发现:较模型1(无控结构)而言,模型2(单独设置黏滞阻尼器)、模型3(单独设黏弹性阻尼器)、模型4(上层布置黏弹阻尼器结合下层布置黏滞阻尼器)和模型5(上层布置黏滞阻尼器结合下层布置黏弹阻尼器)的最大位移角分别减少了27. 2%、25. 7%、34. 7%和31. 8%,其最大位移分别减少了25. 3%、19. 0%、35. 4%和33. 2%,结果说明模型4的抗震性能最好,能达到有效的减震目的。     

线性与非线性黏滞阻尼支撑减震效果的比较

黏滞阻尼器的速度指数取值制约着阻尼支撑减震效果,需确定合理的速度指数取值范围.从工程设计应用出发,按2种思路比较房屋在分别设置线性与非线性黏滞阻尼支撑后产生的结构响应、减震效果、柱轴力、经济性和安全性.研究结果表明:非线性黏滞阻尼支撑在小震下较为经济有效,在大震下抗震安全度较高且方便相关支撑与连接设计的结论.     

大跨度斜拉桥阻尼约束体系减震优化研究

目的研究在辅助墩和桥塔沿纵桥向布置液体黏滞阻尼器的墩、塔阻尼体系对大跨斜拉桥地震响应的影响,优化同类型大跨斜拉桥的减震体系.方法选取西固黄河大桥主桥为研究对象,基于非线性时程分析法对比4种约束体系下大跨度斜拉桥地震响应的特点,并通过参数分析确定了较为合理的黏滞阻尼器参数.结果辅助墩处的液体黏滞阻尼器分担部分桥塔阻尼器的阻尼力,使总阻尼力减小17.8%,桥塔阻尼器控制结构响应与辅助墩阻尼器控制结构响应基本不耦合;辅助墩与桥塔处液体黏滞阻尼器减震耗能明显,可以避免墩顶支座在纵桥向发生剪切破坏;综合考虑结构的内力和位移响应,西固黄河大桥合理阻尼器参数为:桥塔阻尼系数取12 000k N/(m·s-1)0.4,辅助墩阻尼系数取8 000 k N/(m·s-1)0.4.结论墩、塔阻尼体系可以有效控制大跨斜拉桥的地震响应,相比单独在桥塔处布置液体黏滞阻尼器,墩、塔阻尼体系改善了桥塔和过渡墩的内力.     

L形偏心框架结构混合减震分析

针对L形偏心框架结构平面不规则问题,通过在外围框架设置屈曲约束支撑与粘滞阻尼器,采用串联刚片模型建立了偏心结构平扭耦联动力方程,运用有限元方法构建某国家工程实验室三维模型,对比分析了结构的扭转周期比、扭转位移比、层间位移角、层剪力最大值,研究了屈曲约束支撑与粘滞阻尼器混合减震方法对L形偏心框架结构的减震效果。计算结果表明:屈曲约束支撑能较好地控制结构的扭转周期比、扭转位移比;而粘滞阻尼器能大幅度减小结构的层间位移角、层剪力最大值,减震效果明显。     

混凝土重力坝非黏滞阻尼地震响应分析

采用以核函数为指数函数的卷积型非黏滞阻尼模型,建立了地震作用下非黏滞阻尼结构的振动方程,引入状态变量,导出了非黏滞阻尼结构振动方程的状态空间表达式。以某重力坝为例,输入Koyna实测地震波,实现了时域精细积分法求解坝体非黏滞阻尼地震响应的算法,给出了松弛参数μ取不同数值时大坝的响应时程。计算结果表明,无论是空库还是满库,非黏滞阻尼模型的峰值响应均大于黏滞阻尼模型的峰值响应,随着μ取值的减小,非黏滞阻尼模型的峰值响应增大,说明黏滞阻尼模型的阻尼效应大于非黏滞阻尼模型。因此,目前采用黏滞阻尼模型分析混凝土重力坝的地震响应,会低估大坝的峰值响应,从而影响结构设计方案的安全性和合理性。     

黏弹性阻尼器减震结构考虑SSI的参数分析

采用通用有限元软件ANSYS,针对某软土地基上土-基础-黏弹性阻尼器减震框架结构进行了三维有限元分析.计算中土体的本构模型采用等效线性模型,土体的侧向边界采用黏弹性人工边界,研究了改变黏弹性阻尼器的阻尼系数、土体的软硬程度和基础形式等参数时,土-结构相互作用(简称SSI)对黏弹性阻尼器减震效果影响的变化规律.结果表明:随着黏弹性阻尼器阻尼系数的增大,土-结构相互作用对其减震效果的影响程度先增大后减小;黏弹性阻尼器的减震效果总体上随着土体的变硬而变好;设置黏弹性阻尼器的结构采用桩筏基础的减震效果优于采用箱型基础的.