大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构体系动力特性研究

摘要

该文根据结构控制理论概念及单层悬索结构、巨型混合悬挂结构、巨型框架结构体系的受力特征,提出大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构新体系.该文首先从概念上分析了这种结构体系的受力特性,提出了这种结构体系值得研究的若干关键问题.该文重点在大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制体系自振特性、地震响应及结构控制参数等方面进行了研究.在结构体系动力响应分析及结构控制研究方面,该文分析了悬挂结构体系的抗震原理及结构控制方法,建立了结构体系的结构控制有限元分析模型,采用ANSYS模态分析和动力时程方法对结构体系进行了动力分析,并与楼层与柱刚接悬挂结构体系进行了分析比较,分析结果表明大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制体系具有良好的减振性能.影响巨型悬挂阻尼控制体系控制效果的主要因素是悬挂结构质量、吊杆刚度及连接方式、弹簧阻尼控制的刚度K<,d>及阻尼C<,d>以及索中垂度f和预应力,在悬挂楼层设置弹簧阻尼器可以有效控制悬挂楼层在正常使用状态下的水平位移,以及在受震状态下过大的水平侧移,大大减小巨型塔柱柱底地震剪力.该文提出了两端吊挂阻尼控制结构满足人舒适要求的参数设计概念,分析表明,优化设计阻尼控制器的参数刚度K<,d>及阻尼C<,d>,可充分发挥悬挂楼层的减震作用,为大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制体系满足人舒适度要求开拓了一条新的应用途径,最后提出有待进一步分析的主要方面及解决思路.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题及研究意义

1.2国内外公共建筑的现状和未来

1.3有关结构体系评述

1.3.1单层悬索结构

1.3.2巨型混合悬挂结构

1.3.3巨型框架结构体系

1.4结构振动控制研究概述

1.4.1主动控制

1.4.2被动控制

1.4.3混合控制

1.5大跨度索—梁多层悬挂阻尼控制结构体系特点分析

1.5.1从结构抗震上看，此结构新体系有着良好的抗震能力，满足人们舒适要求

1.5.2良好的受力形式

1.6需重点研究的若干关键问题

第二章大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构体系控制原理

2.1前言

2.2悬吊体系的刚度

2.3大跨度索—梁悬挂结构体系的控制原理

第三章悬索结构的有限元分析

3.1位移法的基本方程

3.1.1受载分析的基本方程

3.2基本方程的迭代解法

3.3预应力状态的确定—成形分析(Form Finding)

第四章大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构的自振特性及模态分析

4.1大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构自振频率与振型

4.1.1求解大跨度索-梁多层悬挂结构自振频率与振型的有限元方法

4.1.2特征向量正交性与Rayleigh商

4.1.3大变形预应力模态分析求解策略及简单命令流算例

4.2大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构进行模态算例分析

4.3参数分析

4.4小结

第五章大跨度索-梁多层悬挂结构的地震时程分析

5.1大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构非线性地震反应的时程分析法

5.1.1大跨度索-梁多层悬挂阻尼控制结构非线性动力反应方程的求解

5.1.2伪静力非线性平衡方程的求解

5.2大跨度索-梁多层悬挂结构体系计算模型

5.3时程分析

5.3.1ANSYS时程分析地震波加载策略

5.3.2有预应力FULL法瞬态动力学分析策略

5.3.3各阶振型阻尼比ξi提取，从而求出Rayleighh阻尼系数α、β

5.4影响参数分析

5.5小结

第六章总结

6.1主要研究成果

6.2进一步研究的方向

参考文献

致谢