论文部分内容阅读
随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高,城市化进程日益加剧。为了解决更多城市人口的居住问题,高层、超高层建筑大量兴起。众所周知,地震和飓风是严重危害人类的自然灾害。尤其是最近20余年全球发生了许多大地震和强烈龙卷风,造成了非常惨重的生命财产损失。由于人们不能事先准确地知道将来可能遇到的外荷载的大小和特性,而按传统方法设计的结构不具备根据外荷载的变化而变化的自我调节能力,因此即便是按很高的抗震设防烈度来设计,也很难保证高层、超高层结构在遭受到地震作用或飓风侵袭时的安全性。近年来迅速发展的结构振动控制技术为解决上述问题提供了一种有效的途径。因此高层、超高层结构的地震、风振控制研究,是摆在结构工程师面前的一个重大课题。本文在前人研究的基础上,以Benchmark模型作为研究对象对主动控制问题进行了研究。主要完成的工作如下:
从历届的国际结构控制大会中可以看出,高层建筑风激励振动控制问题一直是结构工程师致力讨论和研究的重点课题。本文通过对76层高层建筑风激励模型进行自由度缩减和降阶处理,得到大大简化的评估模型。运用不同的控制方法和控制策略对基准问题高层建筑在脉动风荷载作用下的位移、速度和加速度响应量进行分析,提出基于随机分析的均方根响应和基于确定性分析的峰值响应两种性能指标。对控制策略施加设计约束条件,并合理设计采样控制器以比较无控结构、TMD控制结构和LQG控制结构在相同风激励作用下的均方根响应和峰值响应。最后评价和比较各种不同控制策略的性能指标和优化效果,以达到最优控制的目的。
仍以76层高层建筑风激励模型为研究对象,首先建立一套风荷载方程,然后阐述体系状态噪声测量法的风激励高层建筑的随机最优控制问题。接着将部分可观体系的随机最优控制问题转换成基于分离原理的完全可观体系的控制问题。再建立一套降阶平均It(o)方程,此方程的模态能量通过运用拟可积Hamilton体系和有限时滞及半无限时滞控制动态规划方程的随机平均法得到。通过求解动态规划方程得到最优控制力,通过求解状态方程得到结构的响应,最后运用NSO控制算法求得数值解并与LQG算法求得的解答进行比较。得出一个重要的结论:NSO控制算法比LQG控制算法更加有效和适用。