阻尼器连接的毗邻高层钢结构抗震抗风控制研究

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建筑结构抗震抗风的有效措施是对建筑结构进行振动控制,特别是对柔性较大的高层钢结构.由于功能及工程上的需要,两结构毗邻的情况经常发生.如抗震缝就是把整体结构分成毗邻的子结构,或者根据建筑需求,由毗邻的高层塔楼组成双塔、或多塔结构.如何利用毗邻高层结构的的特点,建立毗邻结构的抗震抗风的被动及半主动控制体系是该文讨论的重点.该文在分析国内外结构控制研究现状的基础上,研究了利用阻尼器控制系统进行毗邻结构的被动控制,及利用可控阻尼器对毗邻结构进行变结构半主动控制的问题.1.研究了毗邻高层结构的抗震被动控制系统.提出用阻尼器连接的毗邻建筑的方案.建立了粘性阻尼器连接的毗邻高层钢结构在地震激励作用下的动力响应方程,并用虚拟激励法求解非正交阻尼系统的动力响应.通过对不同刚度比的毗邻建筑进行了阻尼器参数的优化分析,提供了优化的阻尼器设计参数.阻尼器的安装,对毗邻的两栋高层钢结构的地震位移、加速度、剪力响应均明显有减少.2.建立了阻尼器连接的毗邻高层钢结构在风荷作用下的动力方程.提出风激励下,在频域内求解具有非比例阻尼特性动力方程的求解方法.通过对安装阻尼器前后毗邻高层钢结构风振响应的分析与比较,可以得出,如果采用适当参数的阻尼器,可有效地减少毗邻建筑毗邻高层钢结构的风振响应.特别是减小风作用下建筑物的加速度响应.3.主动变刚度变阻尼(AVSD)控制是半主动控制技术.该文设计了具有电液阀控制的开关阻尼减振器,用Lyapunov定理建立了变结构半主动控制的设计方法.推导了单输入线性系统及多输入线性系统的变结构控制的控制力求解方法.4.求出了基于Lyapunov函数的瞬时代数最小速度、带可控阻尼器的AVSD系统控制律.建立了基于可控阻尼器的毗邻结构的半主动控制方法.对主动变刚度变阻尼的毗邻结构进行了计算机仿真模拟.5.完成了基于瞬时代数最小速度控制律的毗邻结构的半主动控制振动台实验.设计并实现了具有电液阀控制的阻尼器.利用计算机在线完成了毗邻结构的状态采集、控制算法实现、控制信号的输出.通过实验验证了代数最小速度控制律的有效性.
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