可调液体—质量阻尼器对高层建筑侧移—扭转风振响应的控制

本文提出用可调液体－质量阻尼器控制高层建筑侧移与扭转风振响应的设计与计算方法，分析结果表明，被动可调液体－质量阻尼器能够有交地减小高层建筑的三维耦联风振响应，是一种有实用价值的结构控制装置。     

非线性被动动力减振器对高耸结构风振控制的实用设计方法

以两个被控结构风振反应的控制效果相等为原则，本文建立了非线性被动动力减振器对高耸结构脉动风振反应控制的等效TMD方法。文中利用求出的等效TMD动力参数和TMD对结构风振反应控制效果等效结构阻尼比的概念，提出了基于中国荷载规范的非线性被动动力减振器对高耸结构风振控制的设计方法。     

调谐液体阻尼器（TLD）用于风振控制的研究进展

风载荷是高层建筑和高耸结构的主要设计载荷之一。调频质量阻尼器（TMD）技术在高层结构风振控制中得到广泛应用。与TMD相比，调谐液体阻尼器（TLD）具有造价低、结构简单、易于安装等优点，并且若设计合理，具有与TMD同等的减振效果。因此，TLD在高层建筑的风振控制中有较广阔的应用前景。本文简要地介绍了TLD用于高层建筑风振控制的原理及国内外的研究及应用状况。文后列了该领域主要的有关文献。     

自立式高耸结构风振控制方法研究

本文针对自立式高耸结构的风振控制装置及其设计方法开展研究。首先,根据自立式高耸结构的特点,设计了环形TMD、TLD和TLCD三种调频减振装置,并推导了其力学模型;随后,基于等效阻尼比的概念和我国规范的抗风设计方法,建立了自立式高耸结构风振控制的统一设计方法;最后,针对数值算例,进行了风振控制装置设计,并通过时程分析方法验证了该方法的有效性。研究结果表明,所设计的三种环形调频减振装置适用于自立式高耸结构的风振控制,建立的简化设计方法与时程分析的结果平均误差仅为5.37%,具有较高的精度,可用于自立式高耸结构的风振控制设计。     

高层建筑抗风优化设计和风振控制相关问题研究

高层建筑由于自振周期长、阻尼小,其高柔的特征使其对风荷载特别敏感,风荷载是沿海地区超高层建筑的主要水平控制荷载,因此在强/台风作用下,其抗风设计须在满足规范安全要求的前提下,同时又要经济实用和结构性能高效,为此,开展高层建筑抗风优化和风振控制方面的研究具有十分重要的现实意义。该文在对高层建筑抗风优化设计和风振控制研究现状做简要介绍的基础上,首先根据风荷载的特点,着重研究了考虑风速风向联合概率分布和基于可靠度及性能化的高层建筑抗风设计方法,采用最优准则法,以结构的总重或总造价为目标函数,以顶部位移、层间侧移以及顶部风致加速度为约束条件,对高层建筑结构杆件截面抗风优化设计的相关问题进行了研究。同时为提高基因遗传智能优化算法的收敛速度和获得最可能优化解,该文提出了传统基因遗传的改进算法(如基于改进罚函数及分级遗传算法)用于结构抗风优化设计。在结构拓扑抗风优化方面,则主要引入分层优化的概念,对变密度法和改进动态进化率的双向渐进拓扑优化方法,应用于抗风结构的拓扑构型优化算法进行了相关研究。通过实例分析验证了上述结构抗风优化算法的高效和正确性。在风振控制方面,该文结合摩擦摆系统和调谐质量阻尼器各自的优点,提出了摩擦摆调谐质量阻尼器(FPS-TMD)被动控制系统,对其力学和动力特性,以及高层建筑顶部带FPS-TMD系统的风振控制理论,进行了相关研究。以结构控制第三代Benchmark模型为实例,研究顶部带FPS-TMD系统的高层建筑风振控制效果,同时结合该文开发的基于小型电振动台的实时混合实验测试平台,采用风振控制实时混合实验结果与理论模拟计算结果的对比,验证了该文提出的FPS-TMD被动控制系统,应用于高层建筑风振控制的有效性。     

基于能量的结构风振控制设计方法研究

建立了结构任意高度单位风能量计算公式、各楼层总输入风能量计算公式、结构总输入风能量计算公式。在主体结构弹性状态下,给出了粘滞和粘弹性阻尼器的能量耗散公式及结构总能量输出公式,提出了基于能量的结构风振控制的设计流程。以某高层建筑结构为例,验证了所提基于能量的结构风振控制方法可有效实现结构风振控制设计,达到有效抑制结构风振反应的目的。     

核筒悬挂建筑结构体系的顺风向风致响应分析

核筒悬挂建筑结构是一种新型的高层建筑结构体系,其风致响应的研究很少.模拟了B类地貌下的风速时程,并转化为作用在结构上的风荷载时程;利用有限元软件ANSYS建立了结构计算模型,进行了结构水平顺风向风振响应分析,并与悬挂非减振结构进行比较,给出了阻尼器参数优化结果.分析结果表明,在水平顺风向风荷载作用下,核筒悬挂减振结构与...     

高层钢结构TMDs风振舒适度控制最优参数与简化设计

分别将脉动风视为白噪声和采用Davenport风速谱，基于建筑荷载规范GBJ9－87，导出了高层钢结构－TMD系统减振系数DRF1和DRF2。数值研究表明；高层钢结构的基本周期和基本风压不影响TMDs最优设计参数；将脉动风设为白噪声或采用Davenport风速谱时，TMDs最优设计参数未有改变，但减振系数略有变化。同时，基于导出的高层钢结构TMD－系列加速度传递函数及加速度动力放大系数，研究了TMDs最优参数取值。提出了高层钢结构TMD风振舒适度控制简化设计过程。数值算例说明了本文方法的应用及TMDs对高层钢结构风振舒适度控制的有效性。比较了基于位移和加速度设计的TMDs系统。     

基于摩擦阻尼器的高耸电视塔结构风振反应被动控制

本文研究了高耸电视塔结构基于被动摩擦阻尼器的风致振动控制问题。文中建立了电视塔结构的三维有限元模型和二维等效动力分析模型。随后建立了电视塔结构的受控运动方程和风荷载模拟方法。在此基础上以合肥电视塔为背景,进行了结构风振反应控制分析和相应的参数研究。分析表明,被动摩擦阻尼器可有效地抑制结构的风振反应。通过合理地选取阻尼器参数,可以获得满意的减振效果。     

柔性建筑结构风振自适应控制方法与试验研究

对基于惯性质量型作动器与自适应滤波技术的前馈控制方法用于柔性建筑结构风振控制进行了研究，涉及建模、控制律设计、数字仿真直至风洞模型试验等各个方面。针对柔性建筑结构风振控制的特点，设计与制造了主动式惯性质量型作动器，提出取与受控对象第一阶模态频率同频的正弦信号为自适应控制器的参考输入，建立了一套由ＰＣ机、ＴＭＳ３２０Ｃ３０高速数字信号处理器与多路Ａ／Ｄ，Ｄ／Ａ组成自适应振动控制系统，并进行了计算机仿真与风洞试验。计算机仿真与风洞试验所获得的良好减振效果验证了所提出的控制方法的正确性。     

考虑自振周期的高层混凝土建筑结构动力优化设计

风载对高层建筑结构会产生一定的动力效应，控制这种动力效应的有效方法之一是限制结构的自振周期。本文提出了一种以有限元分析和严格推导的优化准则方法为基础的动力优化设计方法，将结构构件的截面尺寸作为设计变量，在构件单元的强度、构件单元尺寸和自振周期的限制等约束条件下，求解以最小结构重量为目标的最优解。算例表明，此算法十分有效、可靠，可适用于大型高层混凝土建筑结构的优化设计。     

高层建筑风致响应的简化分析方法

简化高层建筑风致响应的计算对实际工程和规范应用均具重要意义。对高层建筑风致响应的简化计算方法进行了研究。定义了背景响应修正因子,并根据试验结果和对典型建筑风致响应的分析,给出了典型高层建筑的背景响应修正因子的建议取值。在对共振响应计算进行简化研究时,引入等效风谱技术,并给出了等效相干系数的新的表达式。提出的方法可以大大简化高层建筑风致响应的计算,并具有很高的精度。     

基于风振性能的高层建筑抗风设计优化

提出了一个基于风振性能的结构优化设计方法来解决高层建筑在各种风灾条件下的风致性能设计问题。借签抗震性能设计方法,划分了高层建筑的三水准抗风设防标准。各水准下的风灾烈度及其概率要素可以通过对气象部门的极端风速记录开展统计极值分析来进行。基于高层建筑风致动力响应的频域内风振模态分析,给出了各种风致加速度指标的实用表达式。通过数学建模对风致性能的结构优化设计问题作出了精确描述,用结构构件尺寸等设计变量显式的表达出各种风振性能设计指标。发展了基于优化准则法的数值算法来求解高层建筑在多种风致性能设计约束条件下的结构最优设计。最后,通过一个40层住宅楼的工程实例验证了文中提出的多级抗风性能自动化结构设计方法的有效性和实用性。     

含转动干扰粘性阻尼墙的阻尼特性试验研究

通过粘性阻尼墙的非线性动力学试验建立阻尼参数力学模型，研究阻尼参数在具有旋转运动剪切模式的非线性特性及随振动幅值和振动频率的变化规律，给出了适合工程应用参考经验拟合公式，研究显示粘性阻尼墙在剪切模式下可提供高层建筑较大的阻尼特性，旋转运动对阻尼常数有较大的影响，研究结果可以为工程应用提供参考。可为高层建筑抵制地震和风振提供有效的动力学设计手段。     

防晃水箱控制高层建筑风振响应研究

防晃水箱作为一种新型调谐流体阻尼器,是在一般水箱内安置环形防晃板,在高层建筑顶部设置这种水箱可以增加阻尼,减小建筑物的振动响应。本文应用数值模拟技术对高层建筑物的顺风向和横风向风载进行了时程模拟,考虑了水箱和结构间的动力耦合作用,分析了水箱对高层建筑物风响应的控制作用,为强风下研究高层建筑物的舒适性和安全性提供了一个有效的分析过程,也为合理设计防晃水箱提供了理论依据。     

高湍流度风场下金茂大厦的舒适度分析

来流湍流度对超高层建筑的风振响应有很大的影响,在新模拟出更接近实际风场湍流度的流场的基础上,用高频测力天平方法对金茂大厦模型进行了风洞试验。根据试验结果及计算得到了该塔楼334m高度处的峰值加速度,分析了风向、地貌、周围建筑干扰等条件尤其是待建的环球金融中心对结构峰值加速度的影响。结果表明:已有周边建筑对结构加速度影响不大,但待建的环球金融中心则有显著的干扰影响,它有可能使得金茂大厦的峰值加速度在B类、D类地貌下分别增加55%和10%。最后,分析对比了用规范10年重现期基本风速和气象资料所得风速的加速度计算结果。     

任意排列三个高层建筑间顺风向动力干扰效应的试验研究

分析了5种不同高度比的两个任意排列的施扰建筑物对受扰建筑的顺风向动力干扰影响,结果显示两个施扰建筑的协同作用会产生远高于单个施扰建筑的干扰效应。采用人工神经网络、统计方法对不同参数配置的包络干扰因子(EIF)分布进行分析,发现不同高度比配置以及不同地貌类型下的EIF分布存在较为明显的相关特征,并由此得到了可以反映不同参数对EIF分布影响的定量关系,它大大地简化了考虑多参数变化干扰效应研究结果的繁杂程度,使结构受扰后的荷载估计计算更趋于简洁合理。根据对于试验数据的归纳分析结果,初步提出了一些可供规范修改时参考的建议。     

基于SYM小波的多点风压信号预处理方法及其应用

本文在对几类小波基的降噪效果进行分析的基础上,确定了一种小波降噪方案,将其应用到典型大跨与高层结构风洞试验同步测压信号的预处理,分析了仪器噪声对极值风压、风致位移和加速度响应计算结果的影响。结果表明：symN小波为风压信号预处理的最优小波基,通过调整其消失矩阶数可以分别获得不同信噪比信号的最佳降噪效果。对于一体育场屋盖,仪器噪声对最大峰值负压估计的影响较小,但会不同程度地高估大跨度屋盖结构的位移响应,仪器噪声会使得位移的共振和背景分量分别被高估7.69%和70.6%,并最终使总响应被高估16.96%。对于某439m高的超高层建筑结构,较长重现期风速作用下结构风致响应的计算受仪器噪声影响相对较小;但对于较短重现期风速来说,噪声对建筑顶部峰值加速度响应估算的影响依然不容忽视,采用有效的减噪措施可以提高风致峰值加速度的估算精度。