《高層工業廠房結構振動控制理論研究》是依託武漢理工大學，由徐家雲擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高層工業廠房結構振動控制理論研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐家雲
- 依託單位：武漢理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
結構控制理論在近30多年內已在許多國家得到研究推廣。但對高層工業廠房（如：煤氣化裝置框架）的振動（地震、風、機械振動）控制研究很欠缺。高層工業廠房的特點：鋼筋混凝土與鋼結構組成混合高層體系，有轉換層，層高較高跨度較大；結構內設備多又重且多分布在結構中上層；在地震、風或設備振動下，結構產生較大扭轉振動和層間回響，有的超過規範限值。故有必要研究這種結構振動控制，並具有很好的理論價值和工程套用價值。主要研究內容：1.高層工業廠房的扭轉振動和層間位移控制；2.粘滯性阻尼器的非線性有限元格式、合理的阻尼矩陣分析及對此類結構控制；3.磁流變彈性體阻尼器力學模型及其結構控制原理。創新點：1.基於非線性粘滯性阻尼器計算模型及其結構控制理論，改變粘滯性阻尼器的傳統理論；2.研究新型MRE，提出其結構控制理論，很好解決結構較大扭轉和大層間回響問題；3.研究以上兩種阻尼器不同功效和布置方式，有效控制轉換層振動。
結題摘要
高層工業廠房結構通常是由預製鋼柱，鋼樑，鋼結構基礎，鋼屋架拼裝而成的鋼結構。並且廠房結構上往往裝設有質量較大的機械設備或存儲裝置。該項目以偏心高層工業廠房結構的振動控制為研究內容，採用被動和半主動振動控制措施對偏心高層工業廠房中的設備和廠房結構的平動和扭轉振動進行控制。並獲得如下創新性成果： （1）以江蘇索普醋酸廠的鋼結構化工廠房和某煤氣化高層工業廠房為研究對象，這兩個廠房均為帶有設備的偏心工業廠房，利用有限元分析軟體ANSYS建立了廠房結構的有限元模型，通過對模型進行自振特性和動力回響分析，弄清了廠房結構平動和扭轉振動較大的樓層，並將其確定為薄弱層。同時分析了廠房中設備在地震作用下的回響，這些為制定結構振動控制策略提供了依據。 （2）研究了附加有流體粘滯阻尼器（fluid viscous damper，以下簡稱FVD）振動系統的數值計算方法。先後提出了兩種用於附加有FVD振動系統計算的算法。方法一：附加有FVD的振動系統緊耦合算法；方法二：附加有FVD的振動系統阻尼分時段線性化算法。通過這些算法，可為採用FVD附加阻尼的振動控制系統設計提供科學客觀的依據。 （3）以某高層煤氣化工業廠房為研究對象，並在煤氣化高層工業廠房中裝設磁流變彈性體（MRE）阻尼器，通過SIMULINK進行仿真分析，研究了半主動控制對高層煤氣化工業廠房地震回響的控制效果。 （4）以江蘇索普醋酸廠的鋼結構化工廠房為研究對象，研究偏心結構的混合振動控制。針對設備和鋼框架結構的振動控制問題，提出了三種振動控制方案，通過對這三種減震方案的減震效果、控制策略難易和經濟角度等方面的對比，優選粘滯阻尼器和磁流變彈性體阻尼器的混合振動控制方案。當粘滯阻尼器和磁流變彈性體阻尼器共同作用時，對鋼框架結構的平動和扭轉振動控制效果要好於單一阻尼器作用時的減震效果。 （5）通過1:8縮尺模型振動台試驗，驗證了理論分析結果及控制方案的有效性和控制效果。
