地震作用下偏心结构扭转控制的研究与应用

偏心结构在地震作用下的扭转反应使结构产生严重的破坏或倒塌,采用控制装置对偏心结构进行扭转反应控制是一条有效、经济、可行的方法。本文分别从被动、半主动、主动和混合控制等几个方面总结了国内外对偏心结构扭转控制的研究以及实际应用情况。分析了偏心结构扭转控制方法在研究与应用中存在的问题,提出了今后有待加强研究的几个方面。     

日本建成抗震住宅

日本一幢装有主动抗震系统的实验性住宅已经通过首次鉴定。这座建筑物是日本竹中公司在美国纽约州立大学国家地震工程研究中心的帮助下建造的。自建成以来，已经历过6次小地震，其中包括～次里氏6．1级的地震。它是通过逆地震方向的摇动来有效地减弱地震影响的。这座高六层的建筑物，在地下室、第3层和第6层装有探测地震的传感器，传感器与顶层的一个叫作“主动质量阻尼器”的装置相连。当发生地震时，来自传感器的速度测量结果传送到电子计算机，这时“主动质量阻尼器”的一块重＆XX）kg的钢板立即开始作逆地震震动方向的移动。这块钢板的…     

时滞对桥梁半主动控制和主动控制的影响

桥梁减震半主动控制和主动控制系统中会存在一系列时滞因素,为了探讨时滞对桥梁控制效果的影响规律,建立桥梁的有限元模型和减震控制方程,并考虑控制系统不同的滞后时间,采用粘滞阻尼器对一座大跨连续梁桥进行了减震控制地震反应数值计算。结果表明,时间滞后对半主动控制和主动控制的影响趋势基本相同,均会使控制系统的减震效果随着滞后时间的增大而越来越差,甚至会增大桥梁地震反应和使地震反应发散,但是半主动控制出现减震效果为零的滞后时间和地震反应发散的滞后时间均比主动控制更加长一点,这显示了半主动控制的优越性。     

高层建筑非线性地震反应的智能控制

本文研究高层建筑非线性地震反应的振动控制,采用MR阻粘器作为控制装置,设计了减小高层建筑非线性地震反应的半主动控制策略,提出了半主动H∞控制律.对20层受控建筑进行了非线性反应的数值仿真分析.分析结果表明,本文设计的半主动控制策略能有效地抑制高层建筑的非线性地震反应.     

耗能减震技术及其应用

近年来频繁的地震灾害造成了巨大的损失,同时使得对建筑抗震的研究日益广泛和深入。随着大量高层、高耸建筑物的涌现,传统的单纯依靠增加建筑物本身刚度的抗震方法已明显不适用,结构控制的方法便应运而生。 结构控制分为主动控制和被动控制。主动控制是根据地震时结构的反应,经过计算给结构施加相应的主动力使结构震动得到控制。由于主动控制中的“时滞”问题和具体实施时的复杂性,目前尚未能得到推广使用。被动控制主要分为三种:震动隔离、吸振减震和耗能减震。震动隔离是在结构物底部与基础之间设置隔离装置,通过减少输入的地震能来达到减震作用。震动隔离的研究及应用已     

降低高层建筑地震响应的控制设计研究

降低高层建筑地震响应的控制设计研究为研究主动控制和被动控制在降低高层建筑地震响应中的作用，本文以ｉｍｐ年的ＥＩＣｌｅｒｌｔｒｔ，地震地面加速度作为输人激励，研究了具有基础隔离器（被动控制）和装有传感器及执行机构（主动控制）的８层建筑的地震响应。这里考...     

用“质量泵”降低结构地震反应

自1971年开始,日本东京大学生产技术研究所承担了“城市市区防灾”研究任务,其中有一个课题是研究一种新的控制振动的装置,用以减少地震时结构对地面运动的反应。“质量泵”(mass pumps)就是他们研究出来的这样一种装置。     

考虑土-结构动力相互作用影响的结构神经网络控制

将人工神经网络控制理论应用于软弱地基上建筑结构地震反应的主动控制分析中。通过训练神经控制器NNC (Neural networkController)预测结构控制力 ,由神经模仿器NNE (Neural networkEmulator)预测结构对地震力的反应来修正NNC的输入 ,从而实现结构的主动控制。数值模拟表明 ,神经网络控制系统能够有效地控制结构的地震反应 ,且对地震输入有很好的自适应性 ,在设计神经网络控制系统时 ,应考虑土—结构动力相互作用的影响。     

基于单片机模糊控制器的AMD主动控制试验研究

模糊控制是结构主动控制的一种很有前途的控制算法。本文针对顶层设置AMD控制装置的5层钢框架模型结构,首先由已有主动控制训练样本提取了模糊规则;其次,将模糊逻辑推理与单片机技术结合起来,开发了单片机模糊控制器。在此基础上,完成了1∶4缩尺的5层钢框架模型结构的AMD模糊控制模拟地震振动台试验研究。试验结果表明:模糊AMD控制可以有效地减小地震作用下模型结构的反应,对顶层位移反应峰值的控制效果达到50%。本文研究成果可为AMD模糊控制走向工程应用提供参考。     

时滞对桥梁主动控制的影响与时滞补偿

桥梁减震主动控制系统中会存在一系列时滞因素,为了探讨时滞对桥梁主动控制效果的影响规律和时滞补偿方法,建立桥梁的有限元模型和减震控制方程,并考虑控制系统不同的滞后时间,对一座大跨连续梁桥进行了主动控制地震反应数值计算分析。结果表明,时间滞后会使桥梁主动控制系统的减震效果随着滞后时间的增大而越来越差,甚至会使地震反应发散;采用移相法对桥梁主动控制时间滞后进行补偿可以取得很好的控制效果,桥梁绝大部分地震反应在时滞补偿后的减震效果能够接近无时间滞后的理想情况的减震效果,有的甚至超过理想情况的减震效果。     

安装磁摩擦耗能装置的结构抗震设计

摩擦耗能装置是一种有效的被动耗能装置,可以有效地减小结构在地震、风荷载等作用下的反应。本文提出了安装磁摩擦耗能装置的抗震设计方法,首先采用振型分解反应谱法计算安装磁摩擦控制装置的结构地震反应,在振型分解反应谱法的计算过程中,为了与现行建筑抗震设计规范接轨,从能量的角度计算安装磁摩擦耗能装置提供给结构附加的阻尼,采用迭代方法直接改变结构的阻尼比计算结构地震力,进而求得结构的地震反应;其次采用时程分析法校准结构的地震反应;最后用示例说明了这种方法的有效性。     

行波输入下大跨斜拉桥减震控制分析

为了研究行波效应对斜拉桥减震控制效果的影响,以一座大跨斜拉桥为例,建立其有限元模型,计算分析其主动控制、半主动控制和被动控制对飘浮体系斜拉桥的减震效果,并计算了行波输入下斜拉桥的地震反应。半主动控制和被动控制对该斜拉桥的大部分地震反应均能取得良好的控制效果,但是使得桥梁塔底剪力等部分地震反应增大;不同频谱成分的地震动输入显著影响斜拉桥的地震反应和控制方法的减震效果。考虑行波效应后,半主动控制对于该斜拉桥整体地震反应的控制效果优于始终提供最大阻尼力的被动控制;行波效应对斜拉桥主梁具有不利影响,但对桥塔抗震有利,并且对三种控制方法的减震效果没有明显的不利影响。     

3层基准建筑非线性地震反应的智能控制

近年来,智能驱动材料、控制装置和智能控制算法的研究和发展为土木工程的抗震控制开辟了新的天地。笔者设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将其作为控制装置,提出了能有效抑制强烈地震激励下高层建筑结构非线性反应的模糊控制算法,并建立了量化因子、比例因子与结构响应之间的关系。对受控的3层基准建筑结构进行了非线性地震反应的数值仿真分析,并与其它的控制策略进行比较。结果表明,采用模糊控制算法,能有效抑制建筑结构的非线性地震反应,减少地震对建筑结构的破坏。     

地震行波效应对大跨连续刚构桥主动控制的影响

为了探讨地震行波效应对大跨桥梁主动控制地震反应和减震效果的影响规律,推导了地震动多点输入下大跨度桥梁的主动控制计算方法,对一座四跨连续刚构桥梁进行了具有不同视波速的行波输入下的主动控制计算分析,并与地震动一致输入下的计算结果进行比较。结果表明,行波效应对该大跨连续刚构桥梁的主动控制地震反应和减震效果影响显著,对主梁和桥墩均会在较低视波速地震行波输入时表现出不利影响,且对高墩的不利影响大,对低墩的不利影响小。行波效应对纵桥向主动控制的减震效果具有较大不利影响。为此,建议在确定主动控制系统的参数时应考虑地震行波效应的影响以确保控震效果。     

高层建筑地震反应的优化阻尼器控制

本文对高层建筑地震反应进行优化阻尼器控制研究。文中首先简述了阻尼器控制的原理，提出了便于实际应用的阻尼筒控制系统。由于阻尼控制器的显著阻尼水平，使得建筑具有非经典阻尼分布，因而采用复模态方法进行模态分析，研究了阻尼控制器的参数及其在建筑上的安装位置对建筑复模态的影响。在地震反应分析中，提出了子空间复模态时程分析方法，有效地改善了复模态方法在非经典阻尼结构地震反应分析中的应用。对阻尼器的阻尼参数进行了优化分析，并对一个８层建筑的地震反应施加阻尼器控制，结果表明，优化阻尼器控制显著地降低了建筑的地震反应。     

高架桥结构振动主动控制算法及其MATLAB仿真实现

探讨了高架桥结构地震反应LQR(Linear Quadratic Regulator)主动控制算法,并利用MATLAB语言编制的程序对高架桥进行了数值仿真计算。提出了在应用该算法进行主动控制MATLAB仿真分析时的实现方法对同一个系统,在EI-Centro、Taft、Tianjin 3种地震激励下进行数值计算。数值结果表明,主动控制技术能够有效地减小高架桥的地震反应。     

结构振动控制技术综述

大量的试验和工程实例已经证实了结构控制是抑制地震反应的有效方法，在结构控制概念提出后的这二十几年中，结构控制理论得到了飞速的发展并成为研究的热点。本文简要介绍了被动控制、主动控制、混合控制、半主动控制及国际振动控制研究的前沿领域——结构振动的智能控制技术的研究现状，它们在有效的减轻地震灾害方面有着广阔的应用前景。     

非线性底板隔震建筑的主动控制

非线性底板隔震建筑的主动控制１引言结构抗震设计的主要目的是将地震反应限制在一定范围内，以确保结构的安全性和居民的舒适性。为了控制地震反应，可使用像底部隔震器这样的被动控制系统。橡胶支座（迟滞系统）和滑动支座（摩擦系统）均可作为隔震器，而这些隔震器的主...     

考虑竖向地震作用新型三维隔震结构时程分析

竖向地震作用会引起额外的水平力并增大结构的P-Δ效应。本文将竖向地震作用引入到水平运动微分方程中,采用MATLAB求解非线性微分方程,研究了竖向地震作用对水平地震反应谱的影响,并在此基础上考虑竖向位移对新型三维隔震墩水平刚度的影响,进行了新型三维隔震结构非线性时程分析。研究结果表明:考虑竖向地震作用引起的P-Δ效应后,结构自振周期随时间变化,加速度反应谱值减小而位移反应谱值增大;结构高度越小、结构周期越长,竖向地震作用对反应谱的影响越大;考虑竖向地震作用及竖向位移对弹簧水平刚度的影响后,新型三维隔震结构加速度反应减小、位移反应增大,新型三维隔震结构减震系数可以控制在0.5以下。     

旋转质量摩擦阻尼器限位摩擦摆隔震桥梁地震响应分析

针对现有隔震桥梁限位装置以及摩擦阻尼器存在的不足，利用机械领域常用的滚珠丝杠提出一种具有响应放大和负刚度效应的新型旋转质量摩擦阻尼器(Rotational Mass Friction Damper, RMFD)限位装置，介绍该装置的构造及作用机理，推导装置的恢复力计算公式，进行拟静力试验，设计装置在隔震桥梁中的布置方式，给出了在SAP2000中实现RMFD装置恢复力模型的方法，利用MATLAB和SAP2000对同一单自由度结构的响应进行对比，验证了方法的有效性。进而以某一6跨连续摩擦摆隔震桥梁为研究对象，利用SAP2000软件对比分析大震下非隔震桥梁、摩擦摆隔震桥梁以及RMFD限位摩擦摆隔震桥梁的地震响应、减震率、支座位移控制效果，以及等效摩擦力变化时墩柱响应峰值、减震率及墩柱损伤状态的变化情况。结果表明：RMFD作为桥梁隔震限位装置，仅需要较小的螺栓预紧力即可获得较大的RMFD阻尼器出力，位移行程大、耗能能力强，能够有效地将隔震层的位移控制在允许范围之内，避免支座位移超限引起的落梁、碰撞等震害的发生；同时，桥墩的墩底剪力、墩顶位移等地震反应稍有增大，减震率有所降低，但降幅均在10%以...