多維地震作用下巨型框架結構振動控制研究結題摘要

本課題提出了一種考慮多維隔震的巨型框架-子結構新體系，以該體系的簡化模型、響應和控制為研究對象。建立了考慮耦合效應的巨型框架多維隔震結構的有限元數(shù)值分析模型；提出了巨型框架多維隔震結構簡化模型；研究了結構體系的動力響應特性和參數(shù)影響規(guī)律；通過縮尺地震模擬振動臺試驗研究了巨型框架多維隔震結構的地震反應，驗證了理論和數(shù)值分析的巨型框架結構模型；進行了巨型框架多維隔震結構抗風可靠性研究；研究了強震作用下巨型框架多維隔震結構體系碰撞效應及減震控制理論、技術。項目成果豐富，為巨型結構的振動控制提供了新思路和研究基礎。 2100433B

巨型框架結構具有巨大抗側剛度且整體工作性能強，是現(xiàn)代結構技術發(fā)展的重要方向之一，利用結構振動控制技術減輕巨型框架結構在多維地震作用下的響應是一項亟需解決的重要課題。本課題旨在提出考慮多維隔震的巨型框架-子結構新體系，并以該體系的非線性空間簡化模型和響應預測及控制為研究對象，研究內(nèi)容涵蓋：建立考慮耦合效應的巨型框架多維隔震結構的有限元數(shù)值分析模型，提出考慮耦合效應的巨型框架多維隔震結構非線性空間簡化模型，研究體系的空間動力響應特性及各參數(shù)影響規(guī)律；研究巨型框架多維隔震結構的設計反應譜及地震反應預測理論，研究巨型框架多維隔震結構體系的設計方法；通過縮尺地震模擬振動臺試驗研究巨型框架多維隔震結構的時域地震反應，驗證理論和數(shù)值分析的巨型框架結構振動控制策略；進行時域和頻域下巨型框架多維隔震結構抗風可靠性相關研究；研究在強震作用下巨型框架多維隔震結構體系動力響應特性、失效模式及混合控制理論、技術。

《耦合地震作用下結構振動控制與優(yōu)化》系統(tǒng)地總結和闡述了土木工程結構被動控制、主動控制、半主動控制和混合控制理論、方法、技術、系統(tǒng)和工程應用的主要研究成果，并主要論述了耦合地震作用下結構振動控制的結構計算分析與結構參數(shù)與控制裝置布局的優(yōu)化設計。

本書可供從事土木工程、水利工程、材料科學與工程、力學研究、設計與制造等專業(yè)的研究生和高年級本科生作學習參考書。

第1章 緒論

1．1 引言

1．2 土木工程結構抗震技術的演變與發(fā)展

1．3 結構振動控制的研究歷史與發(fā)展

1．3．1 中外古建筑結構振動控制的成功應用

1．3．2 當代土木工程結構振動控制技術的發(fā)展

1．3．3 國內(nèi)外土木工程結構振動控制技術研究的新形勢

1．4 土木工程結構振動控制技術分類

1．4．1 被動控制

1．4．2 主動控制

1．4．3 半主動控制

1．4．4 混合控制

第2章 耦合地震作用下滑移隔震結構振動控制

2．1 引言

2．2 滑移隔震的基本原理與特性

2．2．1 滑移隔震的基本原理

2．2．2 滑移隔震的基本特性

2．3 滑移隔震體系的分類

2．3．1 基于滑動摩擦力的隔震結構

2．3．2 基于滾動摩擦力的基礎隔震結構

2．4 軟鋼U型帶片向心機構

2．4．1 U型帶片限位阻尼器及其恢復力模型

2．4．2 狀態(tài)的判定

2．5 滑移隔震結構動力反應分析

2．5．1 豎向地震作用對結構的影響

2．5．2 雙向耦合地震作用下滑移隔震結構多質(zhì)點動力分析模型的建立

2．5．3 滑移隔震結構的滑動與嚙合狀態(tài)判別準則

2．5．4 滑移隔震結構的豎向運動微分方程的建立

2．5．5 滑移隔震結構水平運動微分方程的建立

2．6 滑移隔震結構多質(zhì)點體系地震反應時程分析

2．6．1 地震波選取和調(diào)整

2．6．2 滑移隔震結構多質(zhì)點體系的彈塑性時程分析

2．6．3 拐點的處理

2．6．4 工程實例分析

第3章 耦合地震作用下LRB隔震結構振動控制

3．1 引言

3．2 LRB隔震原理及隔震系統(tǒng)的組成

3．2．1 LRB隔震的基本原理

3．2．2 LRB隔震結構的組成

3．3 LRB及其設計

3．3．1 LRB恢復力模型

3．3．2 LRB設計

3．4 LRB隔震結構的動力反應分析

3．4．1 雙向耦合地震作用下LRB隔震結構多質(zhì)點動力分析模型建立

3．4．2 LRB隔震結構豎向運動微分方程的建立

3．4．3 LRB隔震結構水平運動微分方程的建立

3．4．4 LRB隔震結構多質(zhì)點體系地震反應時程分析

3．4．5 工程實例分析

第4章 耦合地震作用下MRD結構振動控制

4．1 引言

4．2 MRF與MRD

4．2．1 MRF的組成

4．2．2 MRF的工作原理

4．2．3 MRF的力學模型

4．2．4 MRF的優(yōu)點

4．2．5 MRD

4．2．6 MRD的設計

4．3 MRD的恢復力模型

4．3．1 Bingaln黏塑性模型

4．3．2 Bingham黏彈-塑性模型

4．3．3 Bouc-wen模型

4．3．4 現(xiàn)象模型

4．3．5 軸對稱模型

4．3．6 平板模型

4．3．7 簡化模型

4．4 MRD結構的地震反應分析

4．4．1 雙向耦合地震作用下MRD結構多質(zhì)點動力分析模型的建立

4．4．2 MRD結構豎向運動微分方程的建立

4．4．3 MRD結構水平運動微分方程的建立

4．4．4 采用瞬時最優(yōu)控制策略的地震反應分析

4．4．5 工程實例分析

第5章 耦合地震作用下MRD與滑移隔震混合控制

5．1 引言

5．2 MRD與滑移隔震混合方式

5．2．1 隔震層安裝MRD

5．2．2 上部結構層間安裝MRD

5．2．3 隔震層與上部層間都安裝MRD

5．3 MRD與滑移隔震混合結構地震反應分析

5．3．1 雙向耦舍地震作用下MRD與滑移隔震混合結構多質(zhì)點動力分析模型建立

5．3．2 MRD與滑移隔震混合結構滑動與嚙合狀態(tài)判別準則

5．3．3 MRD與滑移隔震混合結構豎向運動微分方程的建立

5．3．4 MRD與滑移隔震混合結構水平運動微分方程的建立

5．3．5 工程實例分析

第6章 耦合地震作用下MRD與LRB隔震混合控制

6．1 引言

6．2 耦合地震作用下MRD與LRB隔震混合結構動力分析模型建立

6．3 MRD與LRB隔震混合結構豎向運動微分方程的建立

6．4 MRD與琥B隔震混合結構水平運動微分方程的建立

6．5 工程實例分析

第7章 耦合地震作用下結構優(yōu)化設計

7．1 結構振動控制優(yōu)化設計必要性與特點

7．1．1 結構振動控制優(yōu)化設計必要性

7．1．2 結構振動控制優(yōu)化設計特點

7．2 離散變量優(yōu)化設計方法的應用概況與新發(fā)展

7．2．1 離散變量優(yōu)化設計的應用概況

7．2．2 離散變量優(yōu)化設計方法的新發(fā)展

7．3 SGA

7．3．1 SGA的特點

7．3．2 SGA的理論基礎

7．3．3 SGA應用步驟

7．3．4 符號串的編碼與解碼

7．3．5 個體適應度的評價

7．3．6 遺傳算子

7．3．7 SGA的運行參數(shù)

7．4 SGA的改進

7．4．1 SGA的主要缺點

7．4．2 SGA的改進措施

7．5 離散變量優(yōu)化設計的直接搜索算法

7．5．1 離散變量優(yōu)化設計的單向搜索算法

7．5．2 離散變量優(yōu)化設計的進退搜索算法

7．5．3 離散變量優(yōu)化設計的斐波那契算法

7．6 直接搜索算法與SGA的混合

7．6．1 算法的混合原則

7．6．2 算法的混合策略

7．6．3 算法的混合原理

7．6．4 初始群體的形成

7．6．5 群體的進化

7．7 滑移隔震結構的參數(shù)優(yōu)化研究

7．7．1 優(yōu)化模型的建立

7．7．2 工程實例分析

7．8 LRB隔震結構的參數(shù)優(yōu)化研究

7．8．1 優(yōu)化模型的建立

7．8．2 工程實例分析

7．9 MRD結構布局優(yōu)化設計

7．9．1 優(yōu)化模型的建立

7．9．2 工程實例分析

7．10 MRD與滑移隔震混合結構參數(shù)的優(yōu)化研究

7．10．1 優(yōu)化模型的建立

7．10．2 工程實例分析

7．11 結構參數(shù)的優(yōu)化研究

7．11．1 優(yōu)化模型的建立

7．11．2 工程實例分析

參考文獻2100433B