【摘要】：高層結構對風荷載和地震等極端作用較為敏感,極易產(chǎn)生疲勞破壞,從而影響結構的安全和使用功能。因此,對高層結構減振控制是極為必要的。懸吊質量擺作為一種被動式減振體系,具有減振明顯、設計簡單、可靠性高、容易安裝等諸多優(yōu)點,被大量地應用到實際工程中。然而,因主結構動力響應過大而導致大擺角頻率失調的問題,會降低懸吊質量擺的減振性能。當前的自適應懸吊質量擺減振系統(tǒng)大多由傳感器和作動器調節(jié)擺長,盡管減振效果較好,但需要精密的機電和傳感系統(tǒng),通常造價昂貴,維護費用高,其可靠性和穩(wěn)定性在實際大型土木工程難以保障,惡劣環(huán)境條件下某些電子元件損壞就可能導致減振系統(tǒng)無法正常工作。對此,本文將研究被動式自適應懸吊質量擺減振系統(tǒng),可以避免使用作動器和傳感器,更易于在工程中實施,造價低廉且可靠性好,只通過設計支座來改變有效擺長進而達到自適應減振的目的。(1)考慮懸吊質量擺的大擺角非線性,推導出在大擺角振動中能使懸吊質量擺的周期保持恒定的弧形支座的數(shù)學方程,進而提高了懸吊質量擺的減振性能。再以一個單自由度體系為例,通過拉格朗日方程建立運動方程并進行求解。最后通過參數(shù)分析,深入研究了擺長、質量比等參數(shù)對自適應懸吊質量擺減振性能的影響。(2)以一高層結構為算例,采用SAP2000軟件建立高層的三維有限元模型;再輸入正弦激勵,分別計算并比較無控、傳統(tǒng)擺和自適應擺控制下結構-擺體系的動力響應,從而驗證自適應懸吊質量擺的有效性;最后選取4種場地類型下的8條不同的地震波,分析了地震強度和場地類型對傳統(tǒng)擺和自適應擺減振效果的影響。(3)制作一個兩層的框架模型,針對自適應懸吊質量擺減振體系的減振效果開展振動臺試驗。利用振動臺對試驗模型施加不同的正弦激勵和地震激勵,通過對比無控、自適應擺控制下結構頂層的動力響應,對傳統(tǒng)擺和自適應擺減振效果進行分析,再驗證本文提出的自適應擺的合理性及有效性。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU973.31

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