大底盘隔震结构智能模糊控制研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gongminsir2009
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近年来,大底盘结构已成为大型商住建筑中最主要的结构形式之一,但这种结构的竖向刚度变化较大,需要特殊的构造处理,其中在上部结构和大底盘之间设置隔震层就是一种较好的处理方法。然而,这种隔震方法在罕遇地震作用下隔震层容易产生较大的相对位移,造成隔震支座受拉破坏,同时也增大了上部结构的倾覆问题。为了解决此类问题,本文主要进行了以下研究工作:(1)详细介绍了目前常用隔震支座和磁流变阻尼器的基本原理和力学性能,分析了磁流变阻尼器的力学计算模型,探讨了这类阻尼器的工作性能和使用范围,提出了大底盘结构的隔震措施及实现方法。(2)采用大型有限元分析软件SAP2000,建立了大底盘隔震结构的动力分析模型并与非隔震结构的计算模型进行了对比,通过相应的地震反应分析,讨论了罕遇地震作用下大底盘隔震结构隔震层相对位移较大,可能导致隔震支座受拉破坏和增大上部结构倾覆等问题,提出了控制隔震层相对位移的设想和技术措施。(3)研究了大底盘隔震结构的简化计算模型并进行了相应的地震反应分析,同时与SAP2000动力分析结果和SIMULINK分析结果进行了比较,探讨了3种分析结果的主要规律和差异,提出了一些可供参考的结论和建议。(4)论文基于上述简化计算模型,采用SIMULINK工具箱,提出了大底盘结构隔震加磁流变阻尼器控制隔震层相对位移的混合控制方法,建立了相应的力学分析和计算模型,并采用模糊控制算法,建立了隔震层相对位移和相对速度与磁流变阻尼器出力的控制规则库,同时应用该控制规则库进行了大底盘结构混合控制时的地震反应分析,并且与无磁流变阻尼器时大底盘隔震结构的分析结果进行了对比,探讨了相应的控制机理和规律。研究结果表明,文中建立的简化计算模型和SIMULINK计算模型与SAP2000有限元分析模型的计算结果符合较好,并且计算简单,便于应用。采用在隔震层加设磁流变阻尼器的方法,能够有效地控制隔震层的相对位移,较多地消耗地震能量。此外,通过输入EL-CENTRO地震波、人工地震波和Taft地震波的结构地震反应对比分析表明,大底盘隔震层相对位移越大,混合控制的效果越好,大底盘结构隔震层相对速度越大,混合控制的效果也越好,说明文中提出的混合控制方法既能够有效地发挥隔震支座的隔震性能,同时也能够防止隔震层相对位移过大而带来的一系列问题,提高了这类结构混合控制的可靠性,为大底盘结构的抗震设计提供了一个新途径。
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