应用形状记忆合金拉索高层钢结构风振控制研究

摘要

高层钢结构建筑具有高、轻、柔的特点，在风荷载作用下摆动较大，难以满足结构的刚度和舒适度的要求，甚至可能威胁到建筑的安全，因此需要对其进行风振控制。目前，寻找一种经济实用、效果显著，而且不依靠外界能源的新的控制措施，并建立相应的理论和方法已经成为迫切需要。形状记忆合金作为一种新型的智能材料，因其独特的形状记忆性能和超弹性性能，在结构振动控制领域受到了极大的关注，具有很好的发展前景。 本文利用形状记忆合金材料的超弹性性能，对高层钢结构建筑在风荷载作用下的振动进行控制，提出了控制装置的优化布置方案，在提高高层钢结构建筑的抗风安全性方面具有重要的理论意义和工程价值。本文工作和所取得的创新成果主要表现在以下几个方面： (1)通过拉伸、卸载试验获得形状记忆合金拉索的材料参数，选用合理的本构模型。根据随机振动理论，编制计算机程序模拟脉动风荷载，并根据振动控制理论，建立基于有限元原理和形状记忆合金超弹性性能的被动控制方程及其数值分析方法。 (2)根据被动控制的传递函数算法和高层钢结构的变形特点，设计了形状记忆合金拉索的被动控制优化布置方案，采用有限元分析软件ANSYS8.0对建立的实际工程计算模型进行风振时程分析，验证了所设计拉索优化布置方案的适用性，并根据计算结果总结了风振控制的相关规律。 (3)通过对比按《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-98)计算和时程分析所得的顶层最大加速度结果，对模拟脉动风荷载进行了合理的调整，并根据拉索优化布置方案和高层建筑风振舒适度相关理论，提出了利用形状记忆合金拉索对高层钢结构进行风振加速度控制以满足舒适度要求的方法。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及学位论文版权使用授权书

第一章绪论

1.1引言

1.2高层建筑结构风振控制的技术与装置

1.3形状记忆合金材料

1.4风振控制的研究方向与发展前景

1.5本文的研究内容

第二章形状记忆合金材料及高层建筑风振控制的基本原理

2.1引言

2.2形状记忆合金的超弹性

2.3形状记忆合金的本构模型

2.4形状记忆合金材料超弹性性能试验

2.5风荷载基本理论

2.6结构风振控制的基本原理

第三章形状记忆合金拉索对高层建筑风振的被动控制算法

3.1引言

3.2被动控制的传递函数算法

3.3形状记忆合金拉索被动控制的计算机模拟原理

第四章形状记忆合金拉索布置方案的优化

4.1引言

4.2控制装置在受控结构中的优化布置

4.3普通拉索与形状记忆合金拉索的控制效果的比较

第五章形状记忆合金拉索对高层建筑风振舒适度控制的设计

5.1引言

5.2高层建筑人体舒适度的验算

5.3规范与仿真模拟对舒适度的比较分析

5.4形状记忆合金拉索对于风振舒适度的优化布置

第六章结论与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢