粘弹性阻尼器对大跨屋面结构风振控制研究

摘要

现代大跨度建筑结构如超高层建筑、大跨屋面结构,通常选用高强度的结构材料、并且结构形式新颖,与过去大跨结构相比,现代大跨结构更灵活,结构的阻尼比更小。因此,这些建筑结构对强风等动态激励的敏感性逐步增大。因此,本文的主要目的是进一步研究强风荷载作用下粘弹性阻尼器对现代大跨度屋盖结构的减震效果。在大多数情况下,风荷载引起的振动不至于影响到建筑结构的安全,但过大的风致振动却能使人感到不舒服。音乐厅是常用的典型大跨建筑结构,它具有重量轻、柔度大、阻尼小和自振动频率小等特点。然而,目前还没有解决大跨屋盖结构风致振动问题的合理理论。因此,如何研制新型的大跨结构用阻尼器及其控制方法,使之能够有效,稳定,可靠的减少大跨结构的风致振动已成为工程结构抗风领域一个非常紧迫的问题。
　　 本文对音乐厅大跨结构的风致振动控制进行了研究。首先,计算了该结构在随机脉动风激励下的动力响应。通过数学模拟风荷载并用SAP2000对未加入粘弹性阻尼器结构的时程响应进行了分析。由于结构在强风荷载下的风致振动较大,因此采用粘弹性阻尼器来控制结构的振动。结果表明,加入粘弹性阻尼器以后,结构的位移和加速度控制效果较好,并且结构的该局部刚度也有所改变,这可能会放大结构某些单元的响应。与没有加入粘弹性阻尼器的结构相比,加入粘弹性阻尼器的结构具有明显的优越性,它能有效的减小结构在强风荷载下的振动。其次,本文对粘弹性阻尼器的布置位置进行了优化设计研究,以便使阻尼器更加合理有效的工作。最后根据大跨度结构的特点,利用遗传算法建立了一个简单而适用的数学模型构,确定了阻尼器在结构中的最优位置并参考实际工程总结了一些规则。