《偏心結構消能減震最佳化設計理論與套用基礎研究》是賀國京為項目負責人，中南林業科技大學為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：偏心結構消能減震最佳化設計理論與套用基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：賀國京
- 依託單位：中南林業科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
現代建築造型新穎，功能複雜，偏心結構大量湧現。但大量震害調查和理論研究表明，扭轉地震回響過大是導致結構破壞、甚至倒塌的主要原因之一。由於設計理論和方法的不完善，偏心結構中均勻設定阻尼器的減震效果不甚理想，嚴重製約新型結構體系的發展。本項目基於動態能量原理建立偏心結構地震動力方程和空間分析模型，揭示扭轉地震回響規律和相應的科學判據。設定速度相關型阻尼器，考慮非均勻分布阻尼，建立偏心結構消能減震體系空間分析模型並進行相應的參數研究。基於現代控制理論，建立速度相關型消能減震偏心結構體系最優控制方程，研究阻尼器最佳化布置策略，提出相應的最佳化設計方法，實現不同地震水準下的回響控制。通過結構動力實驗研究，比較並驗證設定速度相關型阻尼器偏心結構的抗震性能。本項目研究，將完善偏心結構消能減震體系最佳化設計理論，提高其抗震性能，為工程套用提供科學的理論依據和有效的設計方法，具有重要的理論意義和廣闊的套用價值。
結題摘要
由於設計理論和方法的不完善，偏心結構中均勻設定阻尼器的減震效果不甚理想，從而嚴重製約了新型結構體系的發展和廣泛運用。本項目將偏心結構消能減震體系作為一個控制器，通過阻尼器在偏心結構中的位置和數量進行最佳化調整，對偏心結構消能減震體系的最佳化設計理論與套用基礎進行了試驗研究和理論分析。目前，已順利完成項目計畫內容，並取得了系列研究成果： 1、從粘滯阻尼器力學特性及計算模型相關理論出發研究了粘滯阻尼器對偏心結構扭轉效應的作用與影響機理，找到了質量偏心、剛度偏心和強度偏心的扭轉地震回響影響規律。 2、基於能量原理建立偏心結構地震回響分析模型進行數值模擬，找出了既能反映結構的扭轉地震回響又能減小計算工作量的簡化計算模型。提出了控制偏心率是控制偏心結構扭轉地震回響和抗震性能的關鍵所在的科學判據。 3、基於現代控制理論，建立了地震作用下消能減震偏心結構的動力控制系統方程。 4、將偏心結構消能減震結構體系作為一個控制對象，研究增設粘滯阻尼器後對偏心結構自身平扭-耦聯振動微分方程的影響發現在建立偏心結構振動微分方程中，應考慮阻尼器對阻尼矩陣影響的附加阻尼矩陣，並得出了方程中附加阻尼矩陣的求解過程。 5、以阻尼器的數量和位置為控制參數，分別以層間位移角和以層間位移角和位移比的加權組合兩種目標函式，以順序搜尋法作為最佳化算法，實現了偏心結構中粘彈性阻尼器的空間最佳化布置，提出了以層間位移角和位移比的加權組合為目標控制函式的粘滯阻尼器的最佳化控制策略。並通過模型試驗充分驗證了這一最優控制策略既提高了偏心結構消能減震效果，又提高了偏心結構的抗震性能，為偏心結構消能減震的最佳化設計提供了理論依據和設計方法。
