底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

双向水平地震作用下串联隔震结构的振动控制

国内外许多实际的隔震工程都采用橡胶隔震支座与地下室悬臂柱串联的隔震方案。本文针对串联隔震结构提出了振动控制策略,即在隔震层附设一定数量的减震控制装置,同时,本文建立了在双向水平地震作用下串联隔震结构振动控制体系的运动方程,并考虑了串联隔震结构底部柔性对底部刚度的影响,应用序列最优控制算法对算例进行隔震控制。结果表明,这种隔震控制体系可以有效地减小结构在双向水平地震作用下的地震反应,对隔震层的位移响应降低了至少63.1%,有效地提高了串联隔震结构体系的整体稳定。     

软钢阻尼器加固底层柔性结构减震效果分析

底层柔性结构是一种普遍存在的结构形式,在地震作用下结构的位移主要集中在底部柔性层,从而导致结构底部容易出现较大的塑性变形。为了减小底层柔性结构的地震作用,今提出一种利用软钢阻尼器进行加固的减震措施,建立了结构运动方程,通过一框架结构进行数值模拟,分析该结构的地震反应特征和减震效果。研究表明,软钢阻尼器加固底层柔性结构能够取得一定的效果,结构底层位移减小30%以上,上部各层的层间位移和加速度也明显减小;而且软钢阻尼器的构造简单,加固成本较低,值得在工程加固中进行推广使用。     

阻尼器在框架结构中的优化布置策略

基于基础隔震体系的动力特性提出将阻尼器安装在框架结构底部楼层的优化布置策略。首先通过计算场地特征频率ω与减震结构底部隔震层固有频率ωn的比值初步确定结构底部安装阻尼器的楼层数;随后针对减震结构层间位移容许值,通过几次简单的试算即可最终确定所需的阻尼器数量及其安装位置。采用Etabs和Perform-3D两种分析软件,选取2条实际强震纪录和1条人工模拟的加速度时程曲线对一栋10层的减震结构进行了弹性和弹塑性时程分析,表明在底部楼层安装阻尼器的减震结构具备与基础隔震体系类似的动力特性。     

新建减震结构优化设计方法

基于隔震理论提出减震结构优化设计方法,对某8度区11层框架结构进行了减震设计,通过附加粘滞阻尼器达到设防目标,根据振型分析调整隔震层层高,使安装阻尼器楼层位置降低至底部2层;将选取的7组加速度时程曲线分为4种工况,采用ETABS对减震结构进行了多遇地震作用下的时程分析,比较了各工况下阻尼器耗能总量和最大层间位移角。研究结果表明:将主体结构与减震装置看作有机整体对减震结构进行设计可取得较好的减震效果;将隔震层主体结构抗侧刚度作为减震装置设计参数,使隔震层基本周期与场地特征周期相等可取得最佳减震效果。     

粘滞阻尼器连接的相邻隔震与非隔震建筑地震反应分析

针对隔震结构在地震作用下隔震层位移较大,可能会与相邻非隔震结构之间产生碰撞问题进行了分析,采用简化模型对隔震与相邻非隔震结构之间布置粘滞阻尼器的减震控制的工作机理进行了研究。建立了隔震与相邻非隔震结构之间布置粘滞阻尼器减震控制的数值仿真分析模型,研究了粘滞阻尼器的阻尼系数、布置位置以及隔震结构隔震层刚度对结构顶点位移的影响。结果表明:随着阻尼器阻尼系数和隔震结构隔震层刚度的增加,隔震结构顶层位移也随之增大,阻尼器布置位置越靠近隔震层,相邻非隔震结构顶层位移控制效果越明显。     

磁流变阻尼器在基础智能隔震建筑中的研究

针对橡胶隔震垫作为一种被动控制装置,存在最优控制范围窄的局限性。将磁流变阻尼器与橡胶隔震垫相结合,组成智能基础隔震系统应用于结构振动控制中,数值模拟分析了在地震力作用下原结构,普通隔震结构,隔震层附加MR阻尼器在Passive—off状态,Passive—on状态和磁流变阻尼器半主动智能状态下结构的反应。试验结果表明,结构在磁流变阻尼器半主动智能状态下控制效果最优,能有效克服被动隔震最优控制频带窄的缺点,其相对一般被动隔震装置,能同时减小隔震层位移,上部结构层间位移和各层最大加速度。     

高位转换隔震与耗能减震结构体系分析研究

为了解决高位转换结构体系中转换层构件、转换层上一层剪力墙和基底剪力墙内力过大的问题,提出了高位转换隔震与耗能减震结构体系,介绍了其构造、特点,对新型结构体系工作机理进行了分析,采用ETABS软件和PERFORM 3D软件对高位转换框剪结构(NC)、高位转换层间隔震框剪结构(IS)和高位转换隔震与耗能减震框剪结构(IS+SLD+VD和IS+×+VD)进行了多遇地震和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析结果表明:①采用高位转换隔震与耗能减震结构体系后,结构层间位移角、转换层框支柱剪力、转换层上一层剪力墙和基底剪力墙内力均明显减小;②IS+SLD+VD和IS+×+VD工况中结构层间位移不会产生明显的突变,避免新薄弱层的出现;③IS+SLD+VD工况在其他参数控制效果与IS和IS+×+VD工况基本相同的情况下,其隔震层间位移明显减小,提高结构抗倾覆性能,高位转换隔震与耗能减震结构体系宜优先采用IS+SLD+VD方案;④按现行规范设计高位转换隔震与耗能减震结构体系,结构偏于更安全。     

变性能黏滞阻尼器隔震结构体系抗风与隔震分析

高风压、高烈度地区的高层建筑隔震设计时存在隔震层抗风需求与减震效果难以协调的问题,且罕遇地震作用下隔震层位移过大需进行限制,为此,提出在隔震层中增设变性能黏滞阻尼器形成组合隔震体系,利用变性能黏滞阻尼器的分段式性能分别控制风、地震作用下结构响应。介绍了变性能黏滞阻尼器隔震体系的构造、作用机理、设计流程,并以某29层框剪结构为例进行了隔震设计分析。结果表明,变性能黏滞阻尼器隔震体系具有良好的耗能能力和隔震层限位效果,能够同时兼顾高层隔震结构抗风与减震需求,在高风压、高烈度地区的高层隔震建筑中有较好的工程应用价值。     

黏滞阻尼器在钢结构加层改造中抗震性能研究

在加层钢框架结构中的中心支撑上设置消能减震装置——黏滞性阻尼器,用来调整加层结构整体阻尼比、消耗地震能量．分析表明：消能减震体系主要是减小加层钢框架过大侧向层间位移,解决钢结构直接加层产生的鞭梢反应,降低层剪力与柱轴力,控制层间位移角出现的位置与时间,从而对加层结构振动反应进行有效抑制,使结构整体满足抗震规范的要求．     

黏弹性阻尼器在结构抗震控制中的应用

首先介绍了传统抗震理论和结构震动理论以及黏弹性阻尼器在结构的耗能减震中的应用。之后对黏弹性阻尼器的力学模型进行分析介绍,指出积分型本构关系的黏弹性阻尼器在应用中有更大灵活性。最后通过计算机模拟计算出有黏弹性阻尼器的建筑结构受到地震激励时的瞬态和稳态位移概率分布,说明黏弹性阻尼器对于地震时结构的瞬态位移响应和稳态位移响应均具有良好的减震效果,并且不同材料的黏弹性阻尼器对于在地震作用下建筑结构的瞬态或稳态位移响应有不同的减振效果。     

MR阻尼器在空间网壳结构风振抑制中的控制策略影响规律研究

磁流变液(MR)阻尼器是一种新型智能材料抗风减振装置,它以适当方式和网壳结构结合,形成具有智能材料杆件的空间网壳结构,以达到抑制结构风振的目的。本文研究了控制策略对空间网壳结构的抗风减振效果的影响。研究表明,不同控制策略导致不同的减振效果。Passive-off控制策略的风振抑制效果较差,Passive-on控制策略对控制结构位移响应效果较好,但对控制速度和加速度效果不佳。半主动控制策略对控制结构的位移、速度和加速度响应均较理想。     

基于不同隔震体系的预制拼装桥墩桥梁结构 地震响应分析

为了研究预制拼装桥墩桥梁结构的地震响应,基于OpenSEES有限元分析软件建立墩顶隔震和墩底隔震的预制拼装桥墩连续梁桥分析模型; 通过分析桥梁模型在3组不同强度、不同特性地震动激励下的动力特性、位移、内力、残余位移、预应力筋预应力、接缝压力等参数的变化,对隔震体系的隔震效果进行评估并给出了墩底隔震桥梁的设计建议。结果表明:预制拼装桥墩连续梁桥采用墩顶隔震体系和墩底隔震体系均可以大幅减小桥梁在地震中的位移和内力,延长桥梁自振周期; 采用墩梁固接、墩底隔震的桥梁结构相比于直接采用隔震支座连接墩梁的桥梁结构具有更长的自振周期、更小的震中位移和墩顶残余位移,表现出更好的隔震效果,在大地震中墩底隔震体系隔震优势更加明显; 采用墩底隔震体系的桥梁预制拼装桥墩会有更大的预应力变化、预应力损失和接缝竖向压力,因此隔震支座也应具备更高的性能。     

对称双塔连体结构采用粘滞流体阻尼器的消能减震分析

根据双轴对称双塔连体结构在水平地震作用下的受力和变形特点,在连体位置设置斜向粘滞流体阻尼器对结构进行消能减震。分析了结构各种响应随阻尼系数的变化情况,结果表明存在一个最优的阻尼系数使得结构的响应取得最小值。在对阻尼系数进行优化的基础上,详细研究了结构在小震和大震下的减震效果,计算表明,在采用最优阻尼系数的条件下,结构的最大层间剪力、层间相对位移和楼层位移等各指标都有较好的减震效果。但在大震作用下,由于结构进入塑性后本身的阻尼比增加了,阻尼器的耗能比例相对降低,其减震效果没有小震时明显。     

海洋平台阻尼隔振减振原理及振动控制效果分析

导管架式海洋平台是海洋钻采应用较为广泛的一种平台结构形式,笔者研究了导管架式 海洋平台结构阻尼隔振原理及振动控制效果.分析和研究了导管架式海洋平台结构采用阻尼隔振 技术的基本原理,建立了导管架式海洋平台结构阻尼隔振体系简化计算模型,推导了简化模型结 构第一振型阻尼比的计算公式.研究了隔振层参数当结构阻尼比的关系以及它们对结构整体和隔 振层层间相对位移的控制效果,进行了在波浪力工况和地震工况下的数值模拟.结果表明,阻尼隔 振方案是导管架式海洋平台的一种有意义的减振措施,当阻尼隔振层刚度较大时,可以有效控制 平台结构的振动.     

连接Kelvin阻尼器的对称双塔楼结构被动控制研究

将连接阻尼器的对称双塔楼结构耦合为单个连接着Kelvin型阻尼器的2-DOF（degree of freedom）体系,推导了耦合结构体系的运动微分方程并基于能量最小原理求出了连接阻尼器的优化参数解析解。参数化分析表明结构各层频率比、质量比和刚度比是影响阻尼器控制效果的重要参数。对于一个给定的对称双自由度体系,存在最优的Kelvin阻尼器阻尼参数解析解使得结构的位移峰值响应有最小值,同时从结构的自振特性也会影响结构最终的控制效果。最后,通过数值算例,分别讨论了塔楼多自由度体系在地震激励下的位移时程、结构振动能量和层间位移角,验证了该文所提Kelvin阻尼器优化参数解析表达式对控制带底盘对称双塔楼结构动力响应的有效性。     

建筑结构地震响应的MR阻尼器PID半主动控制

根据建筑结构的特点进行了结构上的简化计算,并采用了磁流变（MR）阻尼器的Bingham模型及PID半主动控制算法对建筑结构地震响应进行了半主动控制分析研究,并且与结构被动控制的效果进行了对比,数值结果表明：在EI-centro地震激励作用下,被动控制和半主动控制对结构地震响应的水平位移与速度取得了不同的控制效果;对结构的位移及速度的控制效果,MR半主动控制均明显的优于被动控制。