【摘要】：高層結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)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(jié)構(gòu)的安全和使用功能。因此,對(duì)高層結(jié)構(gòu)減振控制是極為必要的。懸吊質(zhì)量擺作為一種被動(dòng)式減振體系,具有減振明顯、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可靠性高、容易安裝等諸多優(yōu)點(diǎn),被大量地應(yīng)用到實(shí)際工程中。然而,因主結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)過(guò)大而導(dǎo)致大擺角頻率失調(diào)的問(wèn)題,會(huì)降低懸吊質(zhì)量擺的減振性能。當(dāng)前的自適應(yīng)懸吊質(zhì)量擺減振系統(tǒng)大多由傳感器和作動(dòng)器調(diào)節(jié)擺長(zhǎng),盡管減振效果較好,但需要精密的機(jī)電和傳感系統(tǒng),通常造價(jià)昂貴,維護(hù)費(fèi)用高,其可靠性和穩(wěn)定性在實(shí)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(dǎo)致減振系統(tǒng)無(wú)法正常工作。對(duì)此,本文將研究被動(dòng)式自適應(yīng)懸吊質(zhì)量擺減振系統(tǒng),可以避免使用作動(dòng)器和傳感器,更易于在工程中實(shí)施,造價(jià)低廉且可靠性好,只通過(guò)設(shè)計(jì)支座來(lái)改變有效擺長(zhǎng)進(jìn)而達(dá)到自適應(yīng)減振的目的。(1)考慮懸吊質(zhì)量擺的大擺角非線性,推導(dǎo)出在大擺角振動(dòng)中能使懸吊質(zhì)量擺的周期保持恒定的弧形支座的數(shù)學(xué)方程,進(jìn)而提高了懸吊質(zhì)量擺的減振性能。再以一個(gè)單自由度體系為例,通過(guò)拉格朗日方程建立運(yùn)動(dòng)方程并進(jìn)行求解。最后通過(guò)參數(shù)分析,深入研究了擺長(zhǎng)、質(zhì)量比等參數(shù)對(duì)自適應(yīng)懸吊質(zhì)量擺減振性能的影響。(2)以一高層結(jié)構(gòu)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(lì),分別計(jì)算并比較無(wú)控、傳統(tǒng)擺和自適應(yīng)擺控制下結(jié)構(gòu)-擺體系的動(dòng)力響應(yīng),從而驗(yàn)證自適應(yīng)懸吊質(zhì)量擺的有效性;最后選取4種場(chǎng)地類型下的8條不同的地震波,分析了地震強(qiáng)度和場(chǎng)地類型對(duì)傳統(tǒng)擺和自適應(yīng)擺減振效果的影響。(3)制作一個(gè)兩層的框架模型,針對(duì)自適應(yīng)懸吊質(zhì)量擺減振體系的減振效果開展振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。利用振動(dòng)臺(tái)對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪┘硬煌恼壹?lì)和地震激勵(lì),通過(guò)對(duì)比無(wú)控、自適應(yīng)擺控制下結(jié)構(gòu)頂層的動(dòng)力響應(yīng),對(duì)傳統(tǒng)擺和自適應(yīng)擺減振效果進(jìn)行分析,再驗(yàn)證本文提出的自適應(yīng)擺的合理性及有效性。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU973.31

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本文編號(hào)：2598670