【摘要】：在隔震結(jié)構(gòu)中,粘滯阻尼器可與隔震支座聯(lián)合使用進行建筑結(jié)構(gòu)抗震設計,通過設置阻尼器減小隔震層的變形,然而,隔震層中設置何種阻尼器以及阻尼參數(shù)的確定是需要考慮的問題,目前相關(guān)文獻的研究結(jié)論存在分歧。本文在選定優(yōu)化目標的基礎上優(yōu)化阻尼器,研究了阻尼器對隔震結(jié)構(gòu)的影響機制,主要的內(nèi)容包括:(1)非比例阻尼矩陣的構(gòu)造。從振型分析的角度構(gòu)造了隔震結(jié)構(gòu)的非比例阻尼矩陣,對上下部結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣各自采用兩種不同圓頻率比較,比較體系振型阻尼比之間的差異,確定較為合理的結(jié)構(gòu)體系的整體阻尼矩陣。利用Simulink工具箱分別模擬隔震支座及粘滯阻尼器的恢復力模型,并通過參數(shù)識別探索了各自力學模型各參數(shù)的影響機制。(2)層間隔震結(jié)構(gòu)運動方程的建立。假設地震作用下,隔震層上下部結(jié)構(gòu)處于彈性狀態(tài),而隔震層產(chǎn)生彈塑性變形,本文采用Bouc-Wen模型模擬隔震支座的恢復力-變形行為,將層間隔震結(jié)構(gòu)簡化為多質(zhì)點體系,建立了地震作用下框架層間隔震結(jié)構(gòu)的動力分析模型及體系運動方程,在此基礎上結(jié)合四階龍格-庫塔法進行MATLAB相關(guān)時程分析程序的編制,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的彈塑性時程分析,得到結(jié)構(gòu)的地震響應。(3)粘滯阻尼器參數(shù)的多目標優(yōu)化。首先簡要介紹了Pareto最優(yōu)解集的相關(guān)概念及非支配排序多目標遺傳算法NSGA-Ⅱ的原理,選取一層間隔震結(jié)構(gòu)算例,確定了建立運動方程所需的各層質(zhì)量剛度參數(shù)的值,并進行模態(tài)分析,對比隔震結(jié)構(gòu)與非隔震結(jié)構(gòu)振型與周期的差異;MATLAB編程將時程分析法與NSGA-Ⅱ算法結(jié)合,選定隔震層的位移及上部結(jié)構(gòu)的總位移為優(yōu)化目標,將粘滯阻尼器的阻尼系數(shù)與阻尼指數(shù)作為優(yōu)化參數(shù),多目標優(yōu)化得到每條地震波的Pareto前沿,研究其優(yōu)化進程。(4)粘滯阻尼器參數(shù)研究。在取得一系列阻尼器參數(shù)的Pareto解集的基礎上,研究了阻尼器的參數(shù)分布,全面探討優(yōu)化所得的阻尼器設置對結(jié)構(gòu)地震響應的影響,比較了設置阻尼器前后上下部結(jié)構(gòu)各層層位移峰值,各層絕對加速度峰值以及基底剪力最大值,通過調(diào)整阻尼器的減震效果,進而探討阻尼器減震效果的調(diào)整變化對這些結(jié)構(gòu)響應的影響,另外,對設置阻尼器前后隔震層的恢復力及阻尼器的輸出力也進行研究。(5)粘滯阻尼器的優(yōu)化分析。為研究隔震層設置的阻尼器對隔震結(jié)構(gòu)的影響機制,取隔震層的速度響應進行FFT譜分析,研究了優(yōu)化所得阻尼器線性程度與隔震層運動特征的關(guān)系,探討影響隔震層最大減震率的因素,對于層間隔震結(jié)構(gòu),提出了兩種不同方法來衡量隔震層處所設置阻尼器的附加阻尼比,包括頻率分析、反應譜分析手段,進而利用反應譜研究了附加阻尼比對結(jié)構(gòu)反應的影響,并對體系進行了能量響應分析,探索了設置阻尼器前后體系能量機制的變化。(6)粘滯阻尼器-基礎隔震混合體系的參數(shù)優(yōu)化。首先進行模態(tài)分析,研究了層間隔震結(jié)構(gòu)與基礎隔震結(jié)構(gòu)自振特性的不同之處,取不同的阻尼比及頻率構(gòu)造阻尼矩陣,選用相同的幾條地震波進行優(yōu)化,得到Pareto解集,并研究了阻尼器的減震效果,對比兩個完全不同模型優(yōu)化分析結(jié)果的差異,更加深入地剖析了優(yōu)化所得阻尼器的線性程度與隔震層運動特征的關(guān)系,鑒于基礎隔震結(jié)構(gòu)的不同,利用另一種反應譜分析方式來衡量設置阻尼器后隔震層的附加阻尼比,全面分析了在隔震結(jié)構(gòu)中使用阻尼器產(chǎn)生的效果,并進行了能量響應分析對比。(7)近斷層地震基礎隔震體系地震響應分析。比較了近震與遠震的時程曲線及反應譜的差異,研究了近震及遠震能量譜的特點,鑒于近斷層地震對隔震結(jié)構(gòu)的影響,對比了相同地震波不同測站臺測得的近震及遠震對基礎隔震結(jié)構(gòu)的影響,進而探討了該基礎隔震混合控制體系在近震下動力響應的特點,對比了優(yōu)化所得阻尼器在近震與遠震作用下減震效果的差異,突出了近斷層地震下阻尼器的良好減震效果。(8)粘滯阻尼器優(yōu)化參數(shù)敏感性分析。采用相同的地震波,主要通過考慮的隔震層水平剛度、鉛芯橡膠支座屈服前后剛度比及地震波幅值三個參數(shù)的變化,來探討這三個參數(shù)對阻尼器減震效果的影響以及之間存在的規(guī)律。(9)阻尼器的擇優(yōu)選取。以基礎隔震結(jié)構(gòu)為例,改變阻尼器的參數(shù)優(yōu)化范圍,將優(yōu)化目標控制在閾值內(nèi),應用NSGA-Ⅱ算法的優(yōu)化選取出阻尼器參數(shù)并利用其它地震波對其減震效果進行驗證,討論了阻尼器的設計思路。
【圖文】：

被動控制系統(tǒng)基本原理

技術(shù)的特點是將隔震層設置礎上發(fā)展而來圖 1-3 基礎隔震結(jié)構(gòu)模型圖的特點是將隔震層設置于結(jié)構(gòu)的某一層柱端與上一層礎上發(fā)展而來的一種隔震技術(shù)[5]。層間隔震技術(shù)的提一層柱端與上一層
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU352.12

【參考文獻】

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本文編號：2601973