平面不對(duì)稱高層建筑結(jié)構(gòu)利用速度型阻尼器減震控制的研究.pdf

1、本文以平面不對(duì)稱高層建筑結(jié)構(gòu)的被動(dòng)耗能減震控制研究為核心，從耗能減震高層建筑結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)計(jì)算、基于性能的耗能減震設(shè)計(jì)和阻尼器在不對(duì)稱結(jié)構(gòu)中的優(yōu)化分布三方面進(jìn)行一系列相關(guān)聯(lián)的研究。主要內(nèi)容包括： (1)阻尼器參數(shù)分析。分析阻尼器參數(shù)對(duì)單自由度體系振動(dòng)響應(yīng)的影響。通過(guò)參數(shù)分析，比較粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器對(duì)單層不對(duì)稱結(jié)構(gòu)復(fù)模態(tài)參數(shù)的影響及減震效果。 (2)基于改進(jìn)Ritz法的非比例阻尼高層建筑結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)計(jì)算。改進(jìn)Ritz

2、法采用基于外荷載空間分布的Ritz向量和基于外荷載頻率的Ritz向量。其中，基于外荷載空間分布的Ritz向量用Lanczos法形成；基于外荷載頻率的Ritz向量則用外荷載主頻的平方進(jìn)行特征值平移后，再用Lanczos法形成。用改進(jìn)Ritz法的Ritz向量對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力方程進(jìn)行線性變換，之后采用擬力實(shí)模態(tài)法對(duì)線性變換后的耦聯(lián)動(dòng)力方程進(jìn)行迭代求解。 (3)基于性能的耗能減震設(shè)計(jì)。本文提出兩種基于性能的抗震設(shè)計(jì)方法：①直接基于位移的耗能減

3、震設(shè)計(jì)方法。性能目標(biāo)用層間位移角表示。先將多自由度體系等效成單自由度體系，之后依據(jù)位移反應(yīng)譜確定單自由度體系在已定水準(zhǔn)地震動(dòng)下滿足目標(biāo)位移要求所需的總阻尼比，該阻尼比可以近似認(rèn)為是多自由度體系滿足性能要求所需的總阻尼比，繼而確定阻尼器的附加等效阻尼比和相應(yīng)的阻尼系數(shù)。直接基于位移的耗能減震設(shè)計(jì)方法適用于對(duì)稱結(jié)構(gòu)；②基于多模態(tài)的耗能減震設(shè)計(jì)方法?；诙嗄B(tài)的設(shè)計(jì)方法將結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)用多階模態(tài)表示，引入模態(tài)等效單自由度體系的最大位移之比，將

4、結(jié)構(gòu)的性能指標(biāo)表示成關(guān)于第1階模態(tài)等效單自由度體系的最大位移的函數(shù)，并由結(jié)構(gòu)的性能目標(biāo)值確定第1階模態(tài)等效單自由度體系的允許最大位移，繼而根據(jù)位移反應(yīng)譜確定第1階模態(tài)的阻尼比，確定附加阻尼比及阻尼系數(shù)。計(jì)算阻尼系數(shù)給各階模態(tài)提供的等效阻尼比，依據(jù)阻尼比修正最大位移之比和模態(tài)的相關(guān)系數(shù)，進(jìn)行迭代計(jì)算直到阻尼比滿足精度要求。由迭代收斂時(shí)的阻尼比確定阻尼系數(shù)，該阻尼系數(shù)就是結(jié)構(gòu)滿足性能目標(biāo)要求需要的阻尼系數(shù)。該方法考慮多階模態(tài)的影響，不僅可以

5、用于對(duì)稱結(jié)構(gòu)，還可以用于不對(duì)稱的多高層建筑結(jié)構(gòu)。 (4)阻尼器的優(yōu)化布置。以單層不對(duì)稱結(jié)構(gòu)作為平面不對(duì)稱多高層建筑結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型，研究速度型阻尼器在平面的最優(yōu)偏心位置。用隨機(jī)振動(dòng)理論將目標(biāo)函數(shù)表示成關(guān)于阻尼器偏心的函數(shù)，繼而用MATLAB優(yōu)化工具箱求得目標(biāo)函數(shù)取最小值時(shí)的阻尼器最優(yōu)偏心位置。對(duì)阻尼器最優(yōu)偏心位置進(jìn)行參數(shù)分析，得出結(jié)論：影響阻尼器最優(yōu)偏心的因素比較多，工程實(shí)踐中難以精確求解最優(yōu)偏心位置。因此，論文分析目標(biāo)函數(shù)對(duì)阻尼