结构抗震粘滞阻尼器优化设计及验证

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地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害,所以在土木工程中抗震设计是结构设计的重要内容。耗能减震设计是在结构中设置耗能装置,通过其局部变形提供附加阻尼,消耗输入上部结构的地震能量,以达到预期的减震要求。耗能装置的布置及数量优化等问题已成为目前研究热点。本文针对粘滞阻尼器,基于二次型性能指标的最优控制思想提出系统性能指标增量贡献法,使其适用于弹塑性状态。对工程实例中阻尼器的布置部位和数量进行了优化设计,通过MATLAB数值分析及模拟,验证了系统性能指标增量贡献法的理论正确性和减震优化的有效性。全文主要研究内容有三个部分,具体如下:(1)确定本文涉及的粘滞阻尼器计算模型,对比目前较为普遍的减震优化方法,在此基础上提出系统性能指标增量贡献法。(2)对系统性能指标增量贡献法进行理论推导及数值分析。通过运用系统性能指标增量贡献法,对20层的框架结构进行减震优化设计全过程模拟,验证该减震优化方法理论的科学性、减震优化思想的可行性(可实践性)、弹塑性状态下的适用性、减震优化效果明显有效及减震优化结果对地震波具体选取的低依赖性。(3)基于系统性能指标增量贡献法,对工程实例进行粘滞阻尼器减震优化设计。选取多跨高层框架结构模型。根据提出的性能指标增量计算方法和一次性剔除多个阻尼器的双误差限值分析方法,通过MATLAB平台,对满布状态、优化后、原结构未控状态下的结构时程响应进行对比,评价减震及优化的效果。最后给出了本文的主要结论和本课题研究工作的展望。
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