基于满意度原理的自立式高耸钢结构环形TLCD控制多目标优化设计

主要针对自立式高耸钢结构振动控制的优化设计开展研究,根据自立式高耸钢结构的特点,设计了环形调谐液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD),描述了其力学模型,并进一步推导了高耸结构环形TLCD控制的动力学方程。采用Sigmoid函数和线性叠加法构建了用于自立式高耸钢结构风振控制的复合满意度函数,从而基于满意度原理,并结合模式搜索算法,建立了自立式高耸钢结构多目标优化设计方法。针对某自立式高耸钢结构的风振控制设计,以环形TLCD的几何参数为设计变量,以由顶点位移、质量比和迎风面积比组成的复合满意度为目标,编制程序开展了所建立方法的数值算例研究。研究表明,该方法能够快速有效地得到一组满足工程需要的设计参数,同时最优参数和相应设计目标对权重组合的变异系数小于0.1,因此该方法具有较高的鲁棒性,降低了多目标优化设计时权重系数选取的难度。

采用环形TLCD的自立式钢管结构减振试验研究

近年来自立式钢管结构在动力作用荷载下的损伤和倒塌时有发生,调谐液柱阻尼器(Tuned Liquid Column Damper,TLCD)作为一种调频减振器,特别适用于高耸结构的振动控制。围绕环形TLCD在自立式钢管结构中的应用,介绍了环形TLCD的构造,并推导其力学模型,进而建立了自立式钢管结构环形TLCD减振的动力方程。根据自立式钢管结构试验模型设计了试验用的环形TLCD,并确定了加载与测试方案。针对自立式钢管结构,提出了基于模拟退火算法的模型修正方法,并以底部转动刚度和刚度修正系数为变量,以前3阶实测频率为目标,进行了算例研究,修正后的数值模型频率最大误差仅为1.74%。开展了环形TLCD减振试验,并结合修正后的数值模型对试验结果进行了比较分析。研究表明,试验中采用的环形TLCD能够使自立式钢管结构等效阻尼比由0.013 4增加到0.026 7,从而有效减小了结构动力响应,且所编制的程序能够一定程度预测该类减振结构体系的动力响应。相应的数值分析方法与模型试验能够为自立式钢管结构环形TLCD的设计与应用提供参考。