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分段变截面高层建筑被动控制的随机分析

陆建忠  
【摘要】:现代高层建筑向多功能、综合用途发展。在同一竖直线上,上部楼层布置住宅、旅馆等,下部楼层作商店、餐馆、文化娱乐设施。从建筑功能上,上部楼层需要中小开间的轴线布置,可以在柱网中布置一定数量的墙体,下部公用部分则希望有尽可能大的灵活空间,柱网要大,墙要尽量少。这种结构形式,必须采取一定的措施,才能满足抗震要求。 结构振动控制技术为减少高层建筑的地震反应,提高其抗震能力提供了一个有效的手段。从理论上说,结构的被动控制不可避免地具有局限性,而结构的主动控制技术将在改进结构安全和结构设计方面具有更大的优越性。但从目前国内的技术经济条件来看,将主动控制技术大规模地应用于工程实践,还存在相当大的困难,而应用被动控制技术在不增加造价或少量增加的情况下,可使建筑更加舒适、安全可靠,因此应用前景非常广阔。 土与结构的相互作用对高层建筑来说是相当重要的,忽略这种影响必然会对分析计算结果造成一定的误差。本文建立了上部小空间,下部大空间高层建筑设置被动控制器后并考虑土-结构相互影响的结构控制系统分析模型。 本文在分析了多种被动控制器力学性能的基础上,对与结构无相对位移(即不包括TMD、TLD)的各种被动控制器建立了统一的非线性力学模型。由于被动控制受控制器本身结构性的约束条件限制,只能实现对结构的准最优控制。 从结构控制的目的可分为:(1)居住舒适;(2)维持建筑和结构的正常使用功能;(3)结构安全。在大震作用下以满足结构安全为主,小震和风作用下还需考虑保证居住舒适和维持建筑正常使用功能。结构安全和维持建筑正常使用功能以控制结构反应为主,居住舒适则还需控制结构反应的速度和加速度。在最优控制目标函数中,本文考虑了位移、速度和加速度,从而为满足风、地震荷载作用下各自的结构控制要求奠定了统一分析的基础。本文在灵敏度分析的基础上,进行了结构最优控制作用分布计算。


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