工程結(jié)構(gòu)減振控制

本書為土木工程研究生系列教材之一。

本書主要介紹了結(jié)構(gòu)在地震和風(fēng)荷載作用下的減振控制的基本理論和方

法。共分12章，主要內(nèi)容包括：風(fēng)荷載及結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)分析、地震作用及結(jié)

構(gòu)地震響應(yīng)分析、結(jié)構(gòu)狀態(tài)方程及其最優(yōu)控制、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震技術(shù)與隔震裝

置、基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)及特征、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震設(shè)計、結(jié)構(gòu)減振技術(shù)與減

振裝置、結(jié)構(gòu)消能減振設(shè)計、被動調(diào)頻阻尼器及其結(jié)構(gòu)減振設(shè)計、主動質(zhì)量

阻尼器及結(jié)構(gòu)主動控制和結(jié)構(gòu)減振控制研究展望。

本書可用作土木工程學(xué)科的研究生教材，也可供從事結(jié)構(gòu)振動控制、力

學(xué)、機械、航空航天等有關(guān)工程研究與工程技術(shù)人員參考。

土木工程研究生系列教材序

前言

第1章 概述

1．1 抗震設(shè)計理論的發(fā)展

1．2 抗風(fēng)設(shè)計理論的發(fā)展

1．2．1 近地風(fēng)研究現(xiàn)狀

1．2．2 鈍體空氣動力學(xué)研究進展

1．2．3 結(jié)構(gòu)風(fēng)致振動研究進展

1．3 結(jié)構(gòu)減振防災(zāi)新對策與抗震抗風(fēng)新技術(shù)

1．4 結(jié)構(gòu)隔震的概念及其隔震機理

1．5 結(jié)構(gòu)減振控制的概念及其減振機理

1．6 結(jié)構(gòu)抗震、隔震和減振控制的對比分析

第2章 風(fēng)荷載及結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)分析

2．1 風(fēng)荷載的模擬

2．1．1 順風(fēng)向平均風(fēng)荷載

2．1．2 順風(fēng)向脈動風(fēng)荷栽

2．1．3 橫風(fēng)向脈動風(fēng)荷載

2．2 結(jié)構(gòu)脈動風(fēng)振響應(yīng)的頻域分析

2．2．1 順風(fēng)向振動分析

2．2．2 橫風(fēng)向振動分析

2．3 結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的時域分析

第3章 地震作用及結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析

3．1 地震波的選擇

3．2 人造地震波的模擬

3．2．1 三角級數(shù)方法

3．2．2 ARMA模型仿真方法

3．2．3 地震動功率譜密度函數(shù)

3．3 結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析

3．3．1 時程分析方法

3．3．2 振型分解反應(yīng)譜法

第4章 結(jié)構(gòu)狀態(tài)方程及其最優(yōu)控制

4．1 狀態(tài)方程

4．1．1 狀態(tài)變量與狀態(tài)方程

4．1．2 多自由度體系狀態(tài)方程

4．1．3 線性定常系統(tǒng)狀態(tài)方程的解

4．2 最優(yōu)控制的變分法

4．2．1 變分法求解最優(yōu)控制

4．2．2 黎卡提(Riccati)矩陣微分方程

第5章 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震技術(shù)與隔震裝置

5．1 基礎(chǔ)隔震的歷史發(fā)展和現(xiàn)狀

5．2 基礎(chǔ)隔震技術(shù)分類

5．2．1 橡膠墊基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)

5．2．2 滑移基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)

5．2．3 混合基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)

5．3 建筑隔震橡膠支座

5．3．1 構(gòu)造與分類

5．3．2 建筑隔震橡膠支座的形狀系數(shù)

5．3．3 建筑隔震橡膠支座的豎向性能

5．3．4 建筑隔震橡膠支座的水平性能

5．3．5 建筑隔震橡膠支座的相關(guān)性能

第6章 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)及特征

6．1 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)分析

6．1．1 隔震層分析模型

6．1．2 隔震系統(tǒng)的參數(shù)

6．1．3 隔震系統(tǒng)地震反應(yīng)分析

6．2 線性隔震系統(tǒng)動力反應(yīng)及隔震層剛度和阻尼的確定

6．2．1 線性隔震系統(tǒng)的動力方程

6．2．2 隔震層剛度和阻尼的確定

6．3 雙線性隔震系統(tǒng)地震反應(yīng)

6．3．1 雙線性隔震系統(tǒng)的動力分析

6．3．2 雙線性隔震系統(tǒng)地震反應(yīng)特征

6．4 并聯(lián)基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)地震反應(yīng)特征與隔震層參數(shù)的優(yōu)選

6．4．1 并聯(lián)基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)的動力模型

6．4．2 并聯(lián)基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)地震反應(yīng)的一般特征

6．4．3 并聯(lián)基礎(chǔ)隔震系統(tǒng)隔震層參數(shù)的優(yōu)選

6．5 基礎(chǔ)滑移隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析

6．5．1 隔震層動力分析模型

6．5．2 滑移隔震系統(tǒng)動力分析模型

6．5．3 工程算例

第7章 結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)隔震設(shè)計

7．1 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)概念設(shè)計

7．2 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求與方法

7．3 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震作用計算

7．3．1 等效側(cè)力法

7．3．2 時程分析法

7．4 隔震層設(shè)計

7．4．1 隔震層的布置

7．4．2 隔震層受壓承載力驗算

7．4．3 隔震支座位移驗算

7．4．4 隔震支座彈性恢復(fù)力和抗風(fēng)裝置驗算

7．4．5 隔震結(jié)構(gòu)抗傾覆驗算

7．4．6 構(gòu)造措施

7．5 上部結(jié)構(gòu)設(shè)計

7．5．1 上部結(jié)構(gòu)截面抗震驗算

7．5．2 上部結(jié)構(gòu)變形驗算

7．5．3 上部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施

7．6 下部結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)設(shè)計

7．7 橡膠墊基礎(chǔ)隔震算例

第8章 結(jié)構(gòu)減振技術(shù)與減振裝置

8．1 結(jié)構(gòu)減振控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

8．2 結(jié)構(gòu)減振技術(shù)的分類

8．3 金屬阻尼器

8．3．1 金屬阻尼器的分類、構(gòu)造及減震原理

8．3．2 金屬阻尼器的力學(xué)模型

8．3．3 安裝有金屬阻尼器結(jié)構(gòu)的分析方法

8．3．4 工程應(yīng)用

8．4 摩擦阻尼器

8．4．1 摩擦阻尼器的種類、構(gòu)造及減震機理

8．4．2 摩擦阻尼器的力學(xué)模型

8．4．3 加入摩擦阻尼器結(jié)構(gòu)的分析方法

8．4．4 工程應(yīng)用

8．5 粘彈性阻尼器

8．5．1 粘彈性阻尼器的構(gòu)造、性能與特點

8．5．2 粘彈性阻尼器的力學(xué)模型

8．5．3 加入粘彈性阻尼器結(jié)構(gòu)的分析方法

8．5．4 工程應(yīng)用

8．6 粘滯流體阻尼器

8．6．1 粘滯流體材料的特性和耗能原理

8．6．2 粘滯流體阻尼器的構(gòu)造、性能與特點

8．6．3 粘滯流體阻尼器的計算模型

8．6．4 加入粘滯流體阻尼器結(jié)構(gòu)的分析方法

8．6．5 工程應(yīng)用

8．7 粘滯阻尼墻

8．7．1 粘滯阻尼墻的構(gòu)造及減振原理

8．7．2 粘滯阻尼墻的力學(xué)模型

8．7．3 粘滯阻尼墻的分析方法

8．7．4 工程應(yīng)用

8．8 形狀記憶合金阻尼器

8．8．1 形狀記憶合金的特性

8．8．2 形狀記憶合金的本構(gòu)模型

8．8．3 形狀記憶合金阻尼器及其力學(xué)模型

8．8．4 安裝有形狀記憶合金阻尼器的結(jié)構(gòu)分析方法

8．9 磁流變阻尼器

8．9．1 磁流變體的力學(xué)性能

8．9．2 磁流變阻尼器的構(gòu)造、性能與特點

8．9．3 磁流變阻尼器的力學(xué)模型

8．9．4 加入磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)的分析方法

第9章 結(jié)構(gòu)消能減振設(shè)計

9．1 概述

9．1．1 結(jié)構(gòu)消能減振機理

9．1．2 結(jié)構(gòu)消能減振體系的分類

9．1．3 消能阻尼器的分類

9．2 結(jié)構(gòu)消能減振的概念設(shè)計

9．2．1 消能減振結(jié)構(gòu)的適用范圍

9．2．2 消能減振結(jié)構(gòu)的設(shè)防目標(biāo)

9．2．3 消能減振結(jié)構(gòu)的性能要求

9．2．4 消能減振裝置的選擇

9．2．5 消能減振裝置參數(shù)的選擇

9．2．6 消能減振裝置的布置

9．3 消能減振結(jié)構(gòu)的實用設(shè)計方法

9．3．1 粘滯流體阻尼器的振型分解方法

9．3．2 粘彈性阻尼器的振型分解方法

9．3．3 設(shè)計計算步驟

9．3．4 消能減振裝置的連接節(jié)點要求

9．4 設(shè)計實例

9．4．1 軟鋼耗能支撐阻尼器的結(jié)構(gòu)減振設(shè)計實例

9．4．2 粘彈性阻尼墻結(jié)構(gòu)減振應(yīng)用實例

9．4．3 線性粘滯流體阻尼器結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計實例

9．4．4 非線性粘滯流體阻尼器在結(jié)構(gòu)抗震加固工程中的應(yīng)用

第10章 被動調(diào)頻阻尼器及其結(jié)構(gòu)減振設(shè)計

10．1 調(diào)頻液體阻尼器及其結(jié)構(gòu)分析

10．1．1 簡介

10．1．2 調(diào)頻液體阻尼器的減振原理．

10．1．3 調(diào)頻液體阻尼器結(jié)構(gòu)分析

10．1．4 南京電視塔TLD風(fēng)振控制

10．2 調(diào)頻質(zhì)量阻尼器及其結(jié)構(gòu)分析

10．2．1 簡介

10．2．2 調(diào)頻質(zhì)量阻尼器的減振原理

10．2．3 結(jié)構(gòu)分析

10．2．4 合肥電視塔風(fēng)振和地震響應(yīng)的TMD振動控制

10．3 被動調(diào)頻減振設(shè)計

10．3．1 概念設(shè)計

10．3．2 實用設(shè)計方法

10．4 被動調(diào)頻減振設(shè)計實例

10．4．1 TMD風(fēng)振控制實例

10．4．2 北京太平橋大街人行過街天橋采用TMD系統(tǒng)的減振設(shè)計

第11章 主動質(zhì)量阻尼器及結(jié)構(gòu)主動控制

11．1 簡介

11．2 AMD結(jié)構(gòu)控制的減振原理

11．3 結(jié)構(gòu)主動控制算法

11．3．1 線性最優(yōu)控制算法

11．3．2 極點配置法

11．3．3 瞬時最優(yōu)控制算法

11．3．4 獨立模態(tài)空間控制算法

11．3．5 滑動模態(tài)控制算法

11．3．6 ■狀態(tài)反饋控制算法

11．3．7 最優(yōu)多項式控制

11．3．8 預(yù)測控制算法

11．4 時滯效應(yīng)對結(jié)構(gòu)主動控制的影響

11．5 AMD在南京電視塔風(fēng)振控制中的應(yīng)用

11．5．1 風(fēng)振控制方案的選擇

11．5．2 主動控制模型

11．5．3 南京電視塔風(fēng)振主動控制系統(tǒng)的實施

第12章 結(jié)構(gòu)減振控制研究展望

12．1 概述

12．2 結(jié)構(gòu)被動控制研究展望

12．3 主動控制研究展望

12．4 混合控制研究展望

12．5 半主動控制研究展望

12．6 智能控制研究展望2100433B

總序

前言

第1章 工程結(jié)構(gòu)減振控制的基本概念

第1節(jié) 減振控制技術(shù)的概念及發(fā)展

第2節(jié) 基礎(chǔ)隔震

第3節(jié) 結(jié)構(gòu)的被動控制減振體系

第4節(jié) 結(jié)構(gòu)的主動控制減振體系

第5節(jié) 半主動控制和混合控制

第6節(jié) 結(jié)構(gòu)消能減振體系的分類

第7節(jié) 消能器的分類

第8節(jié) 國外的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

第9節(jié) 國內(nèi)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀

第2章 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系的振動分析

第1節(jié) 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

第2節(jié) 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)的動力特性

第3節(jié) 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系的地震響應(yīng)分析

第4節(jié) 高樓頂鋼塔風(fēng)振響應(yīng)簡化計算

第5節(jié) 本章小結(jié)

第3章 高樓頂鋼塔地震響應(yīng)的鞭梢效應(yīng)

第1節(jié) 突出屋面小塔樓的地震作用和規(guī)范方法分析

第2節(jié) 高樓頂鋼塔鞭梢效應(yīng)產(chǎn)生原因的理論分析

第3節(jié) 高樓頂鋼塔鞭梢效應(yīng)的算例分析

第4節(jié) 本章小結(jié)

第4章 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系整體阻尼比的分析與研究

第1節(jié) 概述

第2節(jié) 阻尼模型

第3節(jié) 瑞雷阻尼及其在彈塑性動力分析中的拓展形式

第4節(jié) 阻尼比

第5節(jié) 阻尼研究的若干關(guān)鍵問題分析

第6節(jié) 高樓頂加鋼塔整體結(jié)構(gòu)阻尼比的計算

第7節(jié) 本章小結(jié)

第5章 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系的簡化抗震計算方法

第1節(jié) 簡化計算公式的構(gòu)思

第2節(jié) 計算實例分析

第3節(jié) 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系簡化計算公式的推導(dǎo)

第4節(jié) 計算方法的比較

第5節(jié) 本章的計算方法與兩個試驗數(shù)據(jù)的對比

第6節(jié) 本章小結(jié)

第6章 高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系的減振控制研究與應(yīng)用

第1節(jié) 采用粘滯流體阻尼器的建筑結(jié)構(gòu)消能減振設(shè)計原理

第2節(jié) 采用粘滯流體阻尼器的建筑結(jié)構(gòu)消能減振設(shè)計方法

第3節(jié) 阻尼器的構(gòu)造及安放位置確定

第4節(jié) 微波發(fā)射塔在風(fēng)荷載作用下的振動和控制分析

第5節(jié) 微波發(fā)射塔在地震作用下振動和控制分析

第6節(jié) 鋼塔樓與主體建筑連接處的非線性有限元分析

第7節(jié) 宿遷市某綜合樓采用粘滯流體阻尼器的消能減振設(shè)計

第8節(jié) 北京某過街天橋采用TMD系統(tǒng)的消能減振設(shè)計

第9節(jié) 本章小結(jié)

附錄1 集成化通用的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件SAP2000的介紹

第1節(jié) 一般特性

第2節(jié) 繪圖功能

……

附錄2 國際領(lǐng)先的建筑結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計軟件ETABS的介紹

參考文獻

出版者的話 2100433B

本書系“簡明土木工程系列專輯”中的一本。本書在介紹工程結(jié)構(gòu)減振控制的基本理論及減振設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國規(guī)范，針對我國近年來出現(xiàn)的高樓頂加鋼塔這一結(jié)構(gòu)形式的動力特性進行了研究，并以彈性動力分析法為基礎(chǔ)，在分析影響高樓頂鋼塔地震作用的因素，并將其轉(zhuǎn)化為可供分析使用的參數(shù)——質(zhì)量、剛度和高度，進而找出這些參數(shù)對地震作用放大系數(shù)影響規(guī)律，提出了高樓頂加鋼塔結(jié)構(gòu)體系的簡化計算方法。在工程應(yīng)用方面，選取兩個工程實例，對組合結(jié)構(gòu)體系的整體阻尼比、減振計算及設(shè)計、鞭梢效應(yīng)等給出了詳細(xì)的計算方法。

本書可供土木工程專業(yè)研究生及大學(xué)教師參考，也可供結(jié)構(gòu)設(shè)計人員及從事抗震減振的研究人員使用和參考。