利用流体阻尼器控制两平行建筑结构地震响应研究

摘要

大底盘钢骨混凝土结构是一种复杂的结构形式，由于大底盘空间大，使用方便，近年来开始应用于高层建筑的设计中。上部往往是双塔或多塔形式作为办公楼或住宅，塔楼的振动作为结构整体振动一部分显得尤为重要。双塔形式的振动较多塔简单，结构的整体动力特性与结构环境激励的输入、结构自身刚度、结构阻尼、结构质量有关。在不能改变环境激励、结构质量的情况下，增强结构阻尼和刚度来改善结构的动力性能显得十分有效。 本文应用高层建筑三维有限元分析程序（ETABS）对某大底盘钢骨混凝土高层建筑结构进行了线性和非线性分析。分别采用底部剪力法、振型分解反应谱法和时程分析法对该三维空间模型进行了考虑P-Δ效应下多种工况位移与内力的计算。研究了在水平地震荷载作用下，结构的动力特性、反应谱曲线。 本文还概述了流体阻尼器作为被动控制器的研究进展，将两平行结构当成双单自由度体系，在减小平行结构中重要结构的能量和两个结构总能量这两个目标下，运用Kuhn-Tucker优化原理得到的在白噪声激励下两平行结构在流体阻尼器优化下的表达式。 本文重点运用得出的优化表达式和弹性动力时程分析方法，选用Ⅱ类场地土类别下的唐山1976南北波和El Centro1940南北波在不同优化策略下对非线性流体阻尼器在该大厦中不同布置位置下结构的加速度响应和位移响应为控制目标进行了参数敏感性分析，并选用El Centro1940南北波和唐山1976南北波对两个算例进行了设置流体阻尼器与未设置流体阻尼器情况下地震响应的比较。分析结果表明：在第一种策略和第二种策略下结构的地震位移，地震加速度，输入能量都有显著减小，且第一种策略以减小主结构能量为准则，第二种策略以减小两结构总能量为准则。