• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

巨-子结构智能隔震体系抗震性能研究

李祥秀 李小军 刘爱文 谭平 贺秋梅

李祥秀, 李小军, 刘爱文, 谭平, 贺秋梅. 巨-子结构智能隔震体系抗震性能研究[J]. 震灾防御技术, 2017, 12(1): 157-165. doi: 10.11899/zzfy20170116
引用本文: 李祥秀, 李小军, 刘爱文, 谭平, 贺秋梅. 巨-子结构智能隔震体系抗震性能研究[J]. 震灾防御技术, 2017, 12(1): 157-165. doi: 10.11899/zzfy20170116
Li Xiangxiu, Li Xiaojun, Liu Aiwen, Tan Ping, He Qiumei. Study on Seismic Performance of Smart Mega-sub Isolation System[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2017, 12(1): 157-165. doi: 10.11899/zzfy20170116
Citation: Li Xiangxiu, Li Xiaojun, Liu Aiwen, Tan Ping, He Qiumei. Study on Seismic Performance of Smart Mega-sub Isolation System[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2017, 12(1): 157-165. doi: 10.11899/zzfy20170116

巨-子结构智能隔震体系抗震性能研究

doi: 10.11899/zzfy20170116
基金项目: 

北京市自然科学基金资助项目 8174081

国家自然科学基金项目 51608491

国家自然科学基金项目 51578514

中央级公益性科研院所基本科研业务专项 DQJB15B11

详细信息
    作者简介:

    李祥秀, 女, 生于1987年。博士后。主要从事结构抗震和防灾减灾研究。E-mail:lixiangxiu1005@163.com

Study on Seismic Performance of Smart Mega-sub Isolation System

  • 摘要: 针对巨-子结构隔震体系,在隔震层处或子结构顶部与主结构连接处,施加SMA-压电智能复合阻尼器,从而形成巨-子结构智能隔震体系。本文通过限界Hrovat最优控制算法设计了巨-子结构智能隔震体系的半主动控制器,在此基础上,对巨-子结构智能隔震体系进行了Simulink控制效果仿真分析,同时比较了控制装置安装位置的不同对结构控制效果的影响,并与普通隔震结构的减震效果进行了对比。研究结果表明,智能隔震控制1(隔震层加控制装置)和智能隔震控制2(子结构顶部加控制装置)2种控制方案在控制结构的位移方面效果相差不大。总体而言,智能隔震控制2对于控制子结构单元顶部的绝对加速度效果更为显著,但是相对于普通隔震而言,特别是在控制隔震层位移方面2种方案都具有较好的控制效果。实施智能控制可以有效改善巨-子结构被动控制体系的抗震性能,并能降低隔震结构在遭受强震时由于隔震层出现过大位移导致结构倾覆的危险。
  • 图  1  巨-子结构智能隔震的分析模型

    Figure  1.  Analytical model of smart mega-sub isolation system

    图  2  SMA-压电阻尼器工作原理图

    Figure  2.  The diagramshowing working principle of SMA-piezoelectric composite intelligent damper

    图  3  SMA-压电阻尼器力学模型

    Figure  3.  The mechanical model of SMA-piezoelectric composite intelligent damper

    图  4  巨-子结构体系的控制模型

    Figure  4.  The controlled-model of mega-sub system

    图  5  主结构顶层位移时程

    Figure  5.  The displacement of the top main structure

    图  6  主结构层位移最大值

    Figure  6.  The maximum displacement of each main structure

    图  7  顶层隔震层相对位移时程

    Figure  7.  The relative displacement of the top isolation layer

    图  8  隔震层相对位移

    Figure  8.  The relative displacement of isolation layer

    图  9  每层子结构顶部绝对加速度

    Figure  9.  The absolute acceleration of each top substructure

    图  10  控制力分析 (EL-centro记录)

    Figure  10.  Analysis of the control force (EL-centro record)

    图  11  控制力分析 (Taft记录)

    Figure  11.  Analysis of the control force (Taft record)

  • 戴纳新, 2012. 基于压电-SMA变摩擦阻尼器的智能隔震系统试验与理论研究. 长沙: 湖南大学.
    蓝宗建, 田玉基, 曹双寅等, 2002.巨型框架多功能减振结构体系的减振机理及其减振效果分析.土木工程学报, 35(6):1-5. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-TMGC200206000.htm
    连业达, 张洵安, 王朝霞, 2007.巨、子结构质量比对新型有控建筑结构影响研究.振动与冲击, 26(8):112-115. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ200708029.htm
    刘良坤, 谭平, 李祥秀等, 2013.基于NSGA-Ⅱ的巨-子结构层间隔震体系优化分析.地震工程与工程振动, 33(6):187-193. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DGGC201306026.htm
    欧进萍, 2003.结构振动控制-主动、半主动和智能控制.北京:科学出版社.
    裴星洙, 汪玲, 2011.附加阻尼的悬挂式巨型框架复合支撑体系地震响应分析.振动与冲击, 30(11):191-197. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZDCJ201111041.htm
    谭平, 李祥秀, 刘良坤等, .巨-子结构控制体系的减震机理及性能分析.土木工程学报, 47(11):55-63. doi: 10.3321/j.issn:1000-131X.2009.11.008
    谭平, 李森萍, 刘良坤等, 2015.基于SMA-压电阻尼器的巨-子结构智能控制.自然灾害学报, 24(4):78-85. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZRZH201504010.htm
    Feng M. Q., Mita A., 1995. Vibration control of tall buildings using mega-sub configuration. Journal of Engineering Mechanics, 121(10):1082-1087. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9399(1995)121:10(1082)
    Chai W., Feng M. Q., 1997. Vibration control of super tall buildings subjected to wind loads. International Journal of Nonlinear Mechanics, 32(4):657-668. doi: 10.1016/S0020-7462(96)00094-7
    Hrovat D., Barak P., Rabins M., 1983.Semi-active versus passive or active tuned mass dampers for structural control.Journal of Engineering Mechanics, 109(3):691-705. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9399(1983)109:3(691)
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-08-17
  • 刊出日期:  2017-03-01

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