多阶梯被动变阻尼装置高层建筑风振控制性能化设计方法

多阶梯被动变阻尼装置(multi-stage passive variable damping device,MPVDD)能够随外部激励速度变化机械式实时改变阻尼系数,同时不需要外部能量供给和反馈控制,与粘滞阻尼器相比,MPVDD耗能效果明显。在不同阶数MPVDD控制下的高层结构响应控制效果分析表明,多阶梯被动变阻尼装置出力范围大,可用于风振控制。根据风振分析结果提出了针对多阶梯被动变阻尼装置的风振控制性能水准和性能指标,以及多阶梯被动变阻尼装置高层建筑风振控制性能化设方方法,该设计方法可以对不同重现期的风荷载激励下的结构响应针对性设计,最后通过工程实例设计给出了完整的设计过程,从而证明了该方法对高层建筑风振控制的有效性和可行性。

被动变阻尼耗能装置的设计与性能试验研究

针对黏滞阻尼器可提供控制力范围窄,磁流变等变阻尼装置需能量输入和反馈控制的局限性,设计制作了一种新型速度相关的被动变阻尼耗能装置(PVDD)。装置根据孔隙式黏滞阻尼器相关理论设计,采用机械方式随速度变化动态改变流孔面积,通过实时调节阻尼系数的方法实现可变阻尼力的输出;通过不同加载频率与幅值性能试验,检验装置变阻尼力输出的可行性。试验结果表明:装置阻尼系数可随外部激励速度大小连续可变,速度大时阻尼系数也相应变大,因而可以输出可变的阻尼力。被动变阻尼装置无需外部能源供给,构造简单可靠,更具高效和强适应性。

PVDD装置多参数性能试验与隔震新体系控制分析

为研究被动变阻尼装置(passive variable damping device,简称PVDD)耗能性能和出力过程与多项参数设计的关系,对装置的不同形状控制阀和预压力值进行了性能试验。结果表明:孔型对装置最大阻尼力和出力过程产生影响,不同阻尼孔形状组合后可实现装置宽幅值、多出力过程的设计输出;预压力值对变阻尼启动条件产生影响,装置启动前表现为普通黏滞阻尼器,启动后可实现变阻尼力输出。将PVDD与隔震支座组合为隔震新体系,针对9层Benchmark模型进行了不同孔型和预压力值下结构控制效果的数值计算分析。结果表明:隔震新体系具有更好的减震效果;不同孔型的装置对不同形式地震有不同的控制效果;初始预压力使速度响应控制范围整体向后平移,装置有效控制区间得到最大利用。该研究成果对PVDD的设计应用具有参考和指导作用。

PVDD装置隔震新体系设计方法与应用研究

被动变阻尼装置(PVDD)可输出可变阻尼力且不需外部能源,在被动变阻尼装置的试验研究基础上。将PVDD与铅芯橡胶支座组合成新型隔震体系,数值计算分析得到影响组合隔震新体系控制效果的因素。借助LQR控制算法对装置阻尼力的输出方案进行研究,实现对结构上部结构加速度和底层隔震层位移响应同时进行控制。在此基础上,针对该隔震新体系提出设计方法和流程,通过设计实例验证该设计方法的有效性。所做研究为组合隔震新体系结构振动控制的工程应用提供了研究基础。