风与地震作用下大庆电视塔的振动控制分析研究

摘要

电视塔的高柔特性使其在风荷载和地震作用下结构的动力响应显著.传统的抗震和抗风设计方法是利用结构自身的能力来耗散振动能量,如加大结构截面,增强结构刚度等.对已建成的电视塔,当结构响应超限时,进行振动控制是保证结构安全的有效方法.近年来,智能材料的研究与应用给结构振动控制技术开辟了新的天地.目前利用磁流变阻尼器对高耸塔架结构的减振研究还不多,有待进一步解决和完善.本文以大庆电视塔为研究对象,通过具体结构来分析MR阻尼器在电视塔结构中的应用.本文主要研究工作包括:1、总结和分析了MR阻尼器的数学模型,对主动、半主动控制算法进行了研究,并利用Matlab软件中的Simulink仿真技术对一个十层框架结构进行了仿真分析和结果比较.2、对MR阻尼器的位置优化问题进行了研究.总结了目前主要使用的几种优化方法,分析了基于二次型性能指标增量为目标函数的最优布置方法,并将此方法得到的布置方式和其它方法所得的布置方式进行了比较分析.3、采用sap2000软件建立了大庆电视塔的三维有限元模型,并进行了结构的动力特性分析.根据有关假设,将大庆电视塔的三维模型缩聚形成二维串联多自由度动力模型.4、利用小波分析模型模拟出21条大庆电视塔的脉动风速时程.分析了电视塔在风荷载和地震作用下结构的动力特性以及安装MR阻尼器后对风振和地震反应的控制效果.

目录

文摘

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创新点摘要

引言

1控制理论及实现

1.1磁流变阻尼器

1.1.1工作模式分类

1.1.2动力学模型

1.2主动控制算法

1.2.1主动控制算法介绍

1.3.2 SIMULINK仿真

1.3.3实例分析

1.4半主动控制算法

1.4.1理论介绍

1.4.2实例分析

1.5评估指标

1.5.1评估指标

1.5.2结果分析

1.6阻尼器优化布置

1.6.1优化布置研究状况

1.6.2优化目标函数

1.6.3优化布置实现方法

1.6.4算例分析

1.6.4本节小结

2大庆电视塔控制分析

2.1模型建立和分析

2.1.1三维有限元建模

2.1.2三维模型简化

2.1.3三维模型与简化模型动力特性比较

2.2特殊问题

2.2.1阻尼器控制力转换

2.2.2阻尼器变形计算

2.3地震响应与控制分析

2.3.1地震响应分析

2.3.2MR阻尼器对电视塔的地震控制

2.4风荷载模拟及风振控制分析

2.4.1风荷载模拟

2.4.2风振响应与控制分析

2.5本章小结

结论与展望

参考文献

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致谢