利用相鄰結構相互作用的被動振動控制理論與套用

《利用相鄰結構相互作用的被動振動控制理論與套用》是依託華中科技大學，由朱宏平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：利用相鄰結構相互作用的被動振動控制理論與套用
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：朱宏平
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

現代城市中相鄰建築之間的間距可能過小，一些中高層建築也可能因使用功能要求設計成多個子結構組成的主從結構。在大地震或強風作用下，相鄰結構間發生碰撞的可能性很大。採用耗能減振裝置來連線相鄰結構，利用結構間的相互作用耗能，這樣既能吸收一部分振動能量，又可以避免結構間的碰撞，具有重要的理論與工程套用價值。項目通過建立簡化模型得到在地震或風載（白噪聲隨機激勵）作用下相鄰結構間被動減振裝置的最優參數表達式和最佳化布置方式；基於多尺度的有限元建摸技術定量分析在強烈地震或強風作用下考慮不同地質條件和結構參數變異性的在相鄰結構間設定了被動減振裝置的相鄰建築結構振動回響與控制效果，研究依據簡化模型所得到的理論值與一般結論的可行性和適用性，進一步得出考慮了實際地質條件和結構複雜性的相鄰建築結構間設定被動減振裝置的最佳化參數與最佳化布置；提出連線相鄰結構的典型減振裝置及構造措施，通過模型試驗進行驗證，並套用於實際工程。

結題摘要

現代城市中相鄰建築之間的間距可能過小，一些中高層建築也可能因使用功能要求設計成多個子結構組成的主從結構。在大地震或強風作用下，相鄰結構間發生碰撞的可能性很大。採用耗能減振裝置來連線相鄰結構，利用結構間的相互作用耗能，這樣既能吸收一部分振動能量，又可以避免結構間的碰撞，具有重要的理論與工程套用價值。 項目通過建立簡化模型得到了在地震或風載（白噪聲隨機激勵）作用下安裝在相鄰結構間的被動減振裝置最優參數理論表達式,運用遺傳算法得到了基於數值模型的被動減振裝置最佳化布置；通過建立多尺度有限元模型定量分析了在強烈地震或強風作用下考慮不同地質條件和結構參數變異性的在相鄰結構間設定了被動減振裝置的相鄰建築結構振動回響與控制效果，結果表明當場地土的卓越角頻率改變時減振器的最佳化參數變化不大，與理論值吻合良好，從而證明了依據簡化模型所得到的理論值與一般結論的可行性和適用性。分析結構參數隨機性對減振器最佳化參數與減振效果的影響，以及減振器最佳化參數的隨機性對減振效果的影響，發現減振器參數的隨機性引起減振係數的標準差很小，減振器參數變異性對減振效果的影響可以忽略不計，並進一步得出考慮了實際地質條件和結構複雜性的相鄰建築結構間設定被動減振裝置的最佳化布置；發明了兩種連線相鄰結構的典型減振裝置(流體阻尼器、粘彈性阻尼器)，對近斷層地震作用下相鄰結構間連線的非線性滯回阻尼器的性能進行了研究，採用Bouc-Wen模型模擬結構的滯回特性，採用參數化研究得到了非線性滯回阻尼器最優的屈服力和屈服位移，然後對非線性滯回阻尼器的控制性能進行了評價；通過模型試驗驗證了減振效果。推導了新的Hertzdamp碰撞模型,分析了相鄰結構碰撞機理，對該模型中阻尼常數的表達式進行了修正, 通過數值驗證得出該模型能夠更加精確的模擬碰撞反應；進行了在地震作用下相鄰結構的易損性分析以及在相鄰結構間設定了被動減振裝置的控制效果評價，得到了控制和未控時相鄰結構的地震易損性曲線，對於減輕強震或強風作用下相鄰結構的振動回響具有重要的作用。 發表基金資助的SCI檢索論文5篇、EI檢索論文5篇，取得授權國家發明專利2項，舉辦了2次國際學術會議；邀請多位國際著名結構振動控制專家來校作學術訪問，10餘人次參加多個重要的國際學術會議和國內學術會議，作一次大會特邀報告，併到多所國際著名研究機構作學術交流。