空间网格结构风振抑制的阻尼器优化布置研究

摘要

大跨空间网格结构是现代建筑的常用结构形式，也是我国近年来发展十分迅速的一个领域。大跨空间结构自重轻、柔性大、阻尼小、自振频率低，对风荷载比较敏感,风荷载已经成为大跨空间结构设计的重要荷载。采用经济、高效、可靠的手段来减少风灾损失是非常必要的。耗能阻尼器的应用为此类结构的风振控制开辟了新的途径，有着卓越的减振效果和良好的可控性。但由于其制作成本很高，在杆件位置众多的大跨空间结构中还鲜有应用。 为解决大跨空间结构中的耗能阻尼器最优布置和最优数量问题，本文首先引入遗传算法，并对其进行改进。使用APDL语言编制遗传算法程序，使其不仅适于计算大跨空间结构的减振设计计算，并且提高了计算效率和精度。然后以典型的肋环型球面网壳和四角锥双层柱面网壳作为算例，验证了算法的计算效率和准确性。 最后，本文采用谐波叠加法模拟上述两个模型的表面节点风速时程，并将模拟的节点风速转变为节点风荷载，采用经过寻优的阻尼杆件布置位置和数量，利用有限元软件对结构进行动力时程分析。比较了风荷载下不同寻优结果的优劣，并总结出规律，表明寻优结果的可用性和正确性。本文的研究成果可为大跨空间结构抗风减振优化设计提供参考。