平面不對稱高層建筑結構利用速度型阻尼器減震控制的研究.pdf

1、本文以平面不對稱高層建筑結構的被動耗能減震控制研究為核心，從耗能減震高層建筑結構地震響應計算、基于性能的耗能減震設計和阻尼器在不對稱結構中的優(yōu)化分布三方面進行一系列相關聯的研究。主要內容包括： (1)阻尼器參數分析。分析阻尼器參數對單自由度體系振動響應的影響。通過參數分析，比較粘滯阻尼器和粘彈性阻尼器對單層不對稱結構復模態(tài)參數的影響及減震效果。 (2)基于改進Ritz法的非比例阻尼高層建筑結構的地震響應計算。改進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行特征值平移后，再用Lanczos法形成。用改進Ritz法的Ritz向量對結構動力方程進行線性變換，之后采用擬力實模態(tài)法對線性變換后的耦聯動力方程進行迭代求解。 (3)基于性能的耗能減震設計。本文提出兩種基于性能的抗震設計方法：①直接基于位移的耗能減

3、震設計方法。性能目標用層間位移角表示。先將多自由度體系等效成單自由度體系，之后依據位移反應譜確定單自由度體系在已定水準地震動下滿足目標位移要求所需的總阻尼比，該阻尼比可以近似認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的阻尼系數。直接基于位移的耗能減震設計方法適用于對稱結構；②基于多模態(tài)的耗能減震設計方法?；诙嗄B(tài)的設計方法將結構的性能指標用多階模態(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、結構的性能指標表示成關于第1階模態(tài)等效單自由度體系的最大位移的函數，并由結構的性能目標值確定第1階模態(tài)等效單自由度體系的允許最大位移，繼而根據位移反應譜確定第1階模態(tài)的阻尼比，確定附加阻尼比及阻尼系數。計算阻尼系數給各階模態(tài)提供的等效阻尼比，依據阻尼比修正最大位移之比和模態(tài)的相關系數，進行迭代計算直到阻尼比滿足精度要求。由迭代收斂時的阻尼比確定阻尼系數，該阻尼系數就是結構滿足性能目標要求需要的阻尼系數。該方法考慮多階模態(tài)的影響，不僅可以

5、用于對稱結構，還可以用于不對稱的多高層建筑結構。 (4)阻尼器的優(yōu)化布置。以單層不對稱結構作為平面不對稱多高層建筑結構的簡化模型，研究速度型阻尼器在平面的最優(yōu)偏心位置。用隨機振動理論將目標函數表示成關于阻尼器偏心的函數，繼而用MATLAB優(yōu)化工具箱求得目標函數取最小值時的阻尼器最優(yōu)偏心位置。對阻尼器最優(yōu)偏心位置進行參數分析，得出結論：影響阻尼器最優(yōu)偏心的因素比較多，工程實踐中難以精確求解最優(yōu)偏心位置。因此，論文分析目標函數對阻尼