《調頻氣壓液柱阻尼器對偏心結構的減震機理研究》是依託北方工業大學，由符川擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：調頻氣壓液柱阻尼器對偏心結構的減震機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：符川
- 依託單位：北方工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在地震作用下採用調頻液柱阻尼器減小偏心結構平扭耦聯振動的難題仍需進一步研究。項目考慮多維地震作用和多階振型，採用理論分析、數值模擬和實驗研究相結合的研究方法，研究調頻氣壓液柱阻尼器對偏心結構的減振效果。考慮液面晃動等因素建立新的數學模型推導阻尼器運動方程和控制力；根據結構動力特性採用速度瞬心和遺傳算法最佳化阻尼器空間位置；建立偏心結構控制體系耦聯運動方程，得出阻尼器模態參數的計算公式；編寫MATLAB程式來評估在小震、中震及罕遇地震作用下調頻氣壓液柱阻尼器對高、中、低層偏心結構的減震效果；提出調頻氣壓液柱阻尼器轉化為調諧質量阻尼器對結構減振控制的計算方法，並利用有限元軟體對一偏心結構實際工程進行數值分析驗證該方法可行性；最後對三層雙向偏心鋼結構模型進行振動台試驗來驗證阻尼器的減震效果。項目揭示阻尼器減震原理、給出參數最佳化和有限元程式仿真的理論設計方法，為其在實際工程套用與推廣提供理論依據。
結題摘要
歷次地震的震害經驗表明，偏心結構在地震作用下的扭轉耦聯反應是造成結構抗震性能退化的重要原因，套用改良TLCD這種低造價高性能被動減震裝置對減少偏心結構在地震中損傷和破壞具有重要的現實意義和重大的社會效益。 本項目考慮多維地震作用和多階振型，採用理論推導、數值分析和實驗研究相結合的研究方法，研究TLCGD/TTLCGD對偏心結構的減振效果，主要研究內容包括：1.採用廣義伯努利液態方程建立TLCGD剛性管道系統中理想液體的運動方程，利用動量和角動量守恆得到TTLCGD與建築結構在振動過程中發生的相互作用力和力矩。根據傾斜管道投影點A與傾斜角的不同推導出3種情況TTLCGD運動方程和作用力。2.採用速度瞬心和遺傳算法布置阻尼器，由模態速度瞬心和GADS遺傳算法工具箱得到阻尼器最佳化布置大致相同，這兩種方法都能快速便捷的得到阻尼器在偏心結構樓面的最佳空間位置。3.阻尼器的調諧頻率比和阻尼比的最佳化設計分為兩個步驟：（1）當考慮單個TLCGD控制偏心結構的某個振型時，採用振型分解得到廣義坐標方程，將TLCGD-偏心結構體系轉化為TTMD-偏心結構體系，利用Ikeda公式得到扭轉調頻液柱阻尼器的最佳化參數。（2）結構設定多個TLCGD時，必須考慮鄰近其他振型的影響，把TLCGD -結構系統的運動方程寫成狀態空間方程形式，通過MATLAB編程調用最佳化工具箱中fminsearch命令，Ikeda參數最佳化值作為初始值，最佳化 TLCGD的參數。4. TLCGD 等效轉化為TMD 進行數值模擬，一般需要兩個步驟：首先確定TLCGD中液體質量和結構振型歸一化模態質量得到質量比，得到TMD質量與等效結構模態質量比。再由於TLCGD中液體質量有一部分作為附加質量作用於主結構上，結構振型歸一化模態質量發生改變。通過大量算例得出TLCGD/TTLCGD能有效控制結構平移-扭轉回響。進一步研究TLCD-基礎隔震減振效果，建立了單層和多層基礎隔震框架結構裝設調頻液柱阻尼器後混合控制系統在地震作用下的運動方程，利用上述方法設計TLCD參數，通過算例和試驗得出混合結構不僅可以減小隔震層位移和加速度，而且對上部結構位移和加速度反應都能更有效的控制。
