巨-子型控制结构体系风振响应的半主动控制研究

摘要

巨-子型控制结构体系是由巨型框架结构与结构被动控制原理结合所构造的一种新型超高层建筑结构形式，其受力性能、振动破坏机理、力学分析以及结构设计的复杂程度远远高于普通高层结构。课题组对其结构参数的优化、在竖向地震和脉动风载下的力学性能及其风振响应的主动及混合控制进行了一系列的研究。在此研究基础上，本文对这种新型结构体系的力学特性进行进一步分析，首次运用半主动控制理论及其控制装置-磁流变阻尼器对巨-子型控制结构体系的风振控制进行研究。 通过对巨-子型控制结构体系的力学特性分析，采用层模型对结构体系的质量、阻尼、侧移刚度矩阵等系统参数进行了装配计算，建立了结构体系在脉动风荷载激励下的振动控制方程；根据多维随机过程样本模拟的理论，采用三角函数加权法模拟出巨-子型控制结构体系在两种不同受力情况下的脉动风荷载；基于国内外学者的研究成果，在研究磁流变液力学特性的基础上，对磁流变阻尼器的构造及其工作原理和阻尼力特性进行研究，设计出了适合本工程需要的磁流变阻尼器参数；最后通过数值分析，系统研究磁流变阻尼器对巨-子型控制结构体系风振响应进行半主动控制的特点，比较分析了用LQR算法确定最优控制力时控制参数Q和R的选取以及控制装置位置的变化对控制效果的影响。 算例分析表明：相对于无控状态，半主动控制下结构体系的位移响应和加速度响应均明显减小，主结构顶层的位移和加速度控制的减振率VAR分别为27.2﹪和57.72﹪，第2个子结构和第3个子结构顶层加速度控制的减振率VAR分别为49.84﹪和58.31﹪；将磁流变阻尼器设置在子结构顶部时对结构体系的控制效果会更好。研究结果表明运用磁流变阻尼器对巨-子型控制结构体系风振响应进行半主动控制有很好的控制效果，能同时控制结构体系的位移响应和加速度响应。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1选题依据

1.2巨-子型控制结构体系

1.3结构振动控制的研究与应用概况

1.4巨-子型控制结构体系的风振控制

1.5本文的研究内容

第二章巨-子型控制结构体系的风振控制模型

2.1引言

2.2计算模型

2.3巨-子型控制结构体系的振动方程

2.4算例分析

2.5本章小结

第三章磁流变阻尼器及其振动控制原理

3.1引言

3.2磁流变液性质

3.3磁流变阻尼器

3.4本章小结

第四章巨-子型控制结构体系风振半主动控制

4.1引言

4.2系统状态方程的求解

4.3主动控制力的确定

4.4半主动控制算法

4.5算例分析

4.6本章小结

第五章结论与进一步工作展望

参考文献

硕士研究生阶段论文发表情况

致谢

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