消能偏心支撑结构中粘弹性阻尼器的参数优化

通过对粘弹性阻尼器的性能与特点以及消能支撑计算模型的分析,建立了粘弹性阻尼器参数优化的计算模型:以粘弹性阻尼材料的储存剪切模量为设计变量;以各层最大层间位移的最大值的控制率和各层耗能梁段最大梁端弯矩的最大值的控制率为约束条件;在考虑结构在罕遇地震下的地震反应以及结构的经济效益的目标下,建立了优化设计的目标函数.文中以设置粘弹性阻尼偏心支撑的五层平面钢框架为例,使用ANSYS软件中的优化设计模块,通过APDL语言编制优化设计程序,建立了参数优化模型,并对该问题进行了优化设计分析;并对偏心支撑结构和消能偏心支撑结构进行了罕遇地震下的时程分析.计算结果表明:ANSYS软件中的优化设计方法稳定可行;消能偏心支撑可以有效地降低结构的地震反应,对顶层位移的最大减小量可达44.96%;耗能梁段梁端弯矩的最大耗能效果达到37.4%,这样可以延缓耗能梁段的屈服时间,从而可以有效地保证结构的整体稳定.     

采用消能支撑减小结构扭转效应的参数分析

震害调查表明,建筑结构的地震扭转效应将会加重结构的破坏,甚至造成建筑物倒塌。本文在总结国内外对结构平动-扭转耦联研究的基础上,提出了采用消能支撑减小结构扭转效应的分析计算方法。以单层非对称结构为例,较系统地分析了附加阻尼比、阻尼偏心率和偏心侧阻尼布置率等参数对扭转效应的控制效果,提出了阻尼支撑布置的原则,可用于指导减震结构设计。     

建筑隔振与消能减震的分析研究

地震造成的破坏给人类留下的烙印是深刻的。而我们结构工程师们一直没有停止过对建筑物抗震的研究。建造抗强烈地震的建筑物和构筑物成为建筑工程领域重要的课题。为了抵御地震灾害,通常的建筑结构设计采用的是抗震设计,强调的是"抗"。本文通过对地震作用所造成的危害的研究,分析传统抗震方法的不足,通过对隔震及减震原理的分析,重点阐述几种隔震减震方法。并在实际工程中得到充分应证,为实际建筑结构的隔震及减震分析提供了参考。     

大跨空间网架结构采用消能减震技术的研究

针对网架结构特点,提出采用粘滞流体阻尼器作为冗余杆件和粘弹性阻尼器替换原杆件两种方法对网架结构进行消能减震。以一正放四角锥网架为模型,对其采用消能减震技术前后结构地震响应进行对比结果表明,上述两种方法均可以有效减小网架结构的地震响应。同时,对阻尼器布置位置变化对减震效果的影响进行分析比较。     

消能减震支撑对建筑物结构振型的作用

消能减震支撑应用在建筑抗震中,极大的提高了建筑物的抗震性能,但消能减震支撑给建筑带来不利的因素却让人忽略,特别是消能减震支撑的使用往往改变了建筑物的结构振型,使建筑物的抗震性能没有达到选定性能目标。文章通过对消能支撑的实际应用与有限元分析,来阐述其对结构振型的不利作用,并对结构抗震设计提出建议。     

某大悬挑桁架结构消能减震设计研究

以某大悬挑桁架结构为分析实例,采用动力弹塑性时程分析方法对大悬挑结构进行消能减震设计,对减震效果及布置方案进行探讨.结果表明:对于大悬挑结构,通过布置黏滞阻尼器可以有效地减少结构在地震作用下的竖向位移、竖向加速度和杆件内力;黏滞阻尼器布置于悬挑结构端部位置的减震效果优于其布置在悬挑结构根部;不同的阻尼器布置方案对减震效...     

网格结构减震控制中的粘弹性阻尼器参数优化

依据性价比思想，从网格结构的节点位移、加速度和杆件轴力等角度，提出多种优化目标函数，并建立相应的优化数学模型，选用非线性规划中的复形法，编制了相应的优化分析程序，对粘弹性阻尼器在网格结构减震控制中的参数优化进行了分析研究。结果表明，采用复形法进行阻尼器参数优化达到了预期的目标，实现了目标函数最小化。     

偏心结构消能减震技术的分析研究

由于偏心结构质量中心与刚度中心不重合,在地震作用下会产生扭转振动,对结构整体抗震性能十分不利。工程设计通常在远离刚度中心的抗侧结构中,采取设置支撑等增加刚度的措施,减小结构的偏心程度。本文采用消能减震技术,在偏心响应较大的抗侧结构中设置消能减震阻尼器,来减小偏心结构的扭转地震响应。论文通过弹塑性时程分析方法,研究了偏心结构、设置普通支撑、设置速度型阻尼器和位移型阻尼器四种结构方案在常遇、设防和罕遇地震作用下的扭转响应,研究了消能减震技术对偏心结构的减震控制效果。分析结果表明,消能减震技术可以有效控制偏心结构的扭转响应,在大震条件下较好的控制主体结构构件的受力。最后本文针对王府井大厦偏心结构工程进行了阻尼消能减震结构的设计。     

考虑参数优化的层间隔震结构振动台试验研究

为了研究隔震层在不同位置的层间隔震结构减震效果,验证层间隔震结构参数优化理论,建立了不同隔震层位置的层间隔震结构模型,优化了隔震层上下部频率比,对隔震层采用侧移刚度偏小值、优化值和偏大值的层间隔震结构模型进行地震动模拟振动台试验。试验结果表明,层间隔震技术能有效地降低结构地震反应,减震效果随着隔震层位置的升高而逐渐降低;经过参数优化设计的层间减震体系能在最大限度地降低隔震层下部结构层间位移反应的同时,有效地控制隔震层上部结构绝对加速度反应;同时研究表明,在实际工程中,进行理论计算的优化侧移刚度值和由橡胶隔震支座的类型和数量决定的实际优化侧移刚度值存在一定的误差是允许的。     

摩擦耗能支撑框架结构设计参数分析

就现行GB 50011-2001建筑抗震设计规范中关于设计参数的规定范围进行了讨论，明确了选择参数时应考虑的一些因素，最后结合算例对耗能支撑参数设计进行了一次计算，为编制可循环重复计算的计算程序提供了依据。     

基于改进群搜索优化算法的桁架结构拓扑优化研究

对桁架结构拓扑优化设计方法进行了研究,基于和声搜索方法和边界粘附机制,提出了用"启发式拓扑"或"拓扑变量离散化"处理变量的改进群搜索优化方法,分别对一个10杆桁架和一个15杆桁架进行了拓扑优化设计,计算结果与已有的文献结果进行了对比分析.研究表明,该算法不受传统的桁架拓扑优化中"基结构"的限制,避免了奇异最优解的问题,表现出较强的适用性,采用本文提出的方法对桁架结构进行拓扑优化是可行和有效的.     

基于遗传算法的开敞式水闸结构优化设计

取水闸底板的厚度、长度，闸门的位置等作为基本优化变量，建立了水闸的结构优化模型，并利用遗传算法对水闸进行结构优化设计，通过实例计算说明该方法可行，结果可靠。     

Cost optimization of a composite floor system using an improved harmony search algorithm

In this study, cost optimization of a composite floor system is performed utilizing the harmony search algorithm and an improved harmony search algorithm. These algorithms imitate the musical performance process that takes place when a musician searches for a better state of harmony, similar to the optimum design process which looks for the optimum solution. A composite floor system is designed by the LRFD-AISC method, using a unit consisting of a reinforced concrete slab and steel beams. The objective function is considered as the cost of the structure, which is minimized subjected to serviceability and strength requirements. Examples of composite floor systems are presented to illustrate the performance of the presented algorithms.     

基于位移型阻尼器力学模型的消能减震设计方法

为了促进减震技术的应用,提出了一种基于位移型阻尼器力学模型和结构力学特征的消能减震设计方法。此方法避免了传统消能减震设计方法中多自由度体系与等效单自由度体系的相互转化,面向多自由度体系进行主体结构、阻尼器、连接构件一体化减震设计,与抗震设计规范和设计流程相衔接,具有较好的适用性。利用所提出的消能减震设计方法,使用墙式连接金属阻尼器,对1个8度抗震设防的4层钢筋混凝土框架原型结构进行了减震设计,得到墙式连接金属阻尼器减震结构,采用OpenSees对其进行了9度罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,验证了所提出的减震设计方法的有效性。     

悬挂建筑结构动力参数优化及地震响应分析

建立了高层悬挂建筑结构减振体系的简化计算模型和运动方程,进行了频域内的参数优化和位移时程分析与计算。经过参数优化的悬挂建筑结构具有良好的减振避震性能。提出了能同时对悬挂建筑主、次结构的动力响应进行多目标优化的参数分析方法,该方法可以使得悬挂建筑主结构的频域和时域内的位移动力响应分别比普通巨型框架结构降低24%和50%以上,同时次结构的动力响应也达到一个理想的水平。     

带耗能腋撑型钢混凝土梁转换结构抗震性能研究

为解决转换结构抗震性能差的问题,提出带耗能腋撑钢管混凝土柱-型钢混凝土梁新型转换结构形式。对一榀1∶4普通型钢混凝土框架转换结构和带耗能腋撑型钢混凝土框架转换结构进行拟静力试验。从试件破坏形态、荷载-位移曲线、塑性铰发展、应变发展和耗能能力等方面研究带耗能腋撑型钢混凝土转换结构的抗震性能。试验结果表明:耗能腋撑有效控制了节点区梁、柱端塑性铰的发展,使塑性铰向转换梁加腋处转移;腋撑附加轴力对转换梁下部纵筋应变影响较大,对钢管柱应变影响较小;带耗能腋撑型钢混凝土转换结构较普通型钢混凝土转换结构的梁端开裂荷载提高了60%、承载力提高了6.2%、延性系数提高了57.24%、等效黏滞系数提高了10.7%,表现出良好的耗能能力,提高了结构的抗震性能。     

局部肘节消能装置的减振机制分析及其优化控制

传统的肘节式位移放大机构可以增大阻尼器变形从而提高结构减振效率,但其需占据较大空间,且相关的基于小变形假设的位移放大系数理论公式不能反映放大系数时变特性,难以实现几何构造优化。为此,提出一种以黏滞阻尼器为阻尼元件的局部肘节消能装置,其具有占用空间小、布置灵活等特点。基于几何关系推导局部位移放大系数解析解,并对其进行参数分析。分析结果表明：局部凸肘节消能装置的位移放大能力随下连杆与水平面夹角增大而增强,而局部凹肘节消能装置则与之相反;局部凸肘节消能装置的最优下连杆长度与装置高度之比位于［0.7,1.3］区间内,局部凹肘节消能装置的该比值约为0.7。根据改进D值法提出适用于框架结构的局部肘节消能装置层间位移放大系数计算方法。以消能装置在外部激励下最大侧移为基础,给出了针对层间位移放大系数的优化步骤,并通过算例分析验证局部肘节消能装置的可行性和几何优化方法的有效性。采用所提优化方法进行局部肘节消能装置设计,可有效增强其位移放大能力和振动控制效果。     

基于PEST的地下水数值模拟参数优化的应用

本文介绍了参数优化工具PEST的工作流程与基本原理,并建立了一个理想地下水流动模型作为实际观测资料对4个参数进行优化。通过分析优化过程与结果:在参数设置为不同初值的情况下,PEST均能获得与真实值非常接近的优化结果,若初值与真实值越接近,优化迭代次数及调用模型次数越少。通过分析优化过程还发现:参数分区所占比例与参数敏感度有一定的相关性,分区面积越大,该参数敏感度越高;观测资料越丰富,优化结果与真实值越接近,反之优化结果误差较大,这对地下水网布设与优化起到一定的指导作用。     

Research and development of an innovative self‐centering energy dissipation brace

Innovative self‐centering energy dissipation braces (SCBs) with super‐elastic shape memory alloy wires are designed and tested on a uniaxial MTS 810 hydraulic servo‐controlled fatigue testing machine. This type of SCB is modeled using finite element method and analyzed by ANSYS software. The test and analysis results show that this type of innovative SCB possesses energy dissipation capacity and self‐centering ability. This paper also describes the multistage working mechanism of the SCBs and exhibits the mechanical behaviors of the braces. The hysteretic behavior of steel frame structures with conventional braces, the buckling‐restrained braces, and the SCBs are compared by conducting low‐frequency cyclic loading. Nonlinear dynamic analyses of steel frame structures with the conventional braces, the buckling‐restrained braces, and the SCBs under frequently occurred earthquake, design basis earthquake, and rare earthquake, respectively, are also performed to compare the seismic responses of steel structures with different braces. The seismic behaviors of these frames are investigated by comparing the peak acceleration, the maximum interstory displacement angle, and the maximum base shear. The results show that the innovative SCB possesses excellent energy dissipation capacity as well as self‐centering ability. Additionally, the innovative SCBs can effectively control the seismic response of the steel frame structure.