《顆粒調諧質量阻尼系統對建築結構的減振性能研究》是依託同濟大學，由魯正擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：顆粒調諧質量阻尼系統對建築結構的減振性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：魯正
- 依託單位：同濟大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
顆粒調諧質量阻尼系統是對顆粒阻尼和調諧質量阻尼有機結合的新型阻尼系統，既能有效拓寬調諧質量阻尼的減振頻帶、提高減振效率和耐久性，又為顆粒阻尼的結構工程套用提供了實現途徑。本課題將探索該新型阻尼系統的減振機理及套用於建築結構振動控制的效果。通過振動台和風洞模型試驗，以及相應的數值理論分析，總結減振規律，揭示工作機理和物理本質，著重考察對於地震和風振的振動控制效果；建立建築結構附加該阻尼系統的精細離散元模型和等效簡化算法，進行參數敏感性分析及最佳化分析；提出合理的設計方法，明確相應的核心技術、設計流程、構造、製作、安裝和測試要求，並用於指導工程實踐。深入開展該組合減振技術的理論和試驗研究，有助於透徹理解該類非線性系統的減振機理，對於提出一種新的建築結構被動控制技術的解決方案具有重要的理論和工程意義。
結題摘要
顆粒調諧質量阻尼系統是對顆粒阻尼和調諧質量阻尼有機結合的新型阻尼系統，既能有效拓寬調諧質量阻尼的減振頻帶、提高減振效率和耐久性，又為顆粒阻尼的結構工程套用提供了實現途徑。本課題通過振動台試驗、風洞模型試驗、數值分析以及參數最佳化對顆粒調諧質量阻尼系統的減振機理及套用於建築結構振動控制的效果進行了研究，揭示了其工作機理和物理本質。五層鋼框架的對比試驗表明在不同地震作用下，顆粒調諧質量阻尼系統均能達到較好的減震效果，其中在上海人工波作用下的減震效果最好（均方根位移與加速度回響減震率分別達到72.17%與70.99%）；另外，合理的參數選取更有利於發揮顆粒調諧質量阻尼系統的性能，開展了附加顆粒調諧質量阻尼系統的氣彈風洞試驗（縮尺比為1：200），試驗研究表明顆粒調諧質量阻尼系統對高層建築風致振動回響有良好的減振控制效果，控制合理的顆粒密度、增加顆粒數量、加劇顆粒之間的碰撞等均可以提高其減振效果；基於多顆粒等效原則建立顆粒調諧質量阻尼器的數值模型，數值模擬結果與試驗結果整體吻合較好，峰值加速度吻合較好，而均方根加速度也可以將誤差控制在可接受的範圍內；通過微分演化算法對顆粒調諧質量阻尼系統進行了全局最佳化，相比於傳統設計，最佳化設計的減振率提高了約50%；最後，提出合理的實用設計方法，明確相應的核心技術、設計流程、構造、製作、安裝和測試要求，並用於指導工程實踐。本課題展示了顆粒調諧質量阻尼系統在土木工程套用的巨大前景，為土木結構振動控制的發展提供了另一種有效的途徑，具有重要的理論意義和工程套用價值。
