拟负刚度控制隔震结构的概率地震危险性评估

考虑地震的不确定性,运用概率地震危险性评估的方法对拟负刚度隔震结构的性能进行了评估.以隔震Benchmark模型为研究对象,将拟负刚度(PNS)控制系统与普通双线性隔震(BIS)系统的性能从3个方面进行了对比:增量动力分析、概率地震易损性和概率地震危险性,多方位探讨PNS控制对隔震结构的减震效果并定量分析其控制性能的优越程度.分析结果表明,PNS控制系统楼层最大加速度立即使用极限状态的年超越概率较BIS系统小30%,隔震支座最大位移倒塌极限状态的年超越概率较BIS系统小20%.由此可见,PNS控制更易保证隔震结构在小震下的功能性和大震下的安全性.

拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性与减振效果分析

对拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性与减振效果进行了研究。首先,通过加速度放大系数和位移放大系数对拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的动力特性进行分析。其次,通过反应谱对地震作用下拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构的减振效果进行分析,并与粘滞阻尼减振结构的减振效果进行比较。研究结果表明:拟负刚度控制能够延长结构的等效周期;当结构周期较长时,拟负刚度与粘滞阻尼混合减振结构对绝对加速度和相对位移的减振效果好于粘滞阻尼减振结构。

拟负刚度阻尼减振结构的动力特性与减振效果分析

对拟负刚度阻尼减振结构的动力特性与减振效果进行了研究。首先,证明了采用拟负刚度控制方法时,结构响应与外荷载之间满足齐次性;其次,对拟负刚度阻尼减振结构的加速度放大系数和位移放大系数进行了研究,并与粘滞阻尼减振结构的加速度放大系数和位移放大系数进行了比较;最后,对地震荷载作用下拟负刚度阻尼减振结构的减振效果进行了分析。研究结果表明:当外荷载与结构的频率比大于1或结构的周期较长时,拟负刚度控制对结构绝对加速度的控制效果要好于粘滞阻尼减振结构的控制效果,对结构位移的控制效果要差于粘滞阻尼减振结构的控制效果。

多自由度结构的拟负刚度阻尼器减振效果分析

针对拟负刚度减振的问题,提出一种负刚度控制力算法.通过对双自由度体系的振动分析,提出了多层建筑结构在应用拟负刚阻尼器减振时,拟负刚度阻尼器的布置原则.采用并联基本单元的方法来解决拟负刚度阻尼器在通用有限元分析软件中的仿真问题,并对某多层框架在地震作用下的响应进行了分析.结果表明:拟负刚度阻尼器能更有效地降低结构的加速度,同时保证结构在阻尼力的限制下位移增幅较小,比传统阻尼器的减振效果更好.

拟负刚度隔震Benchmark模型减震效果及适应性

基于国际通用Benchmark隔震模型,提出了一种基于磁流变阻尼器的负刚度智能隔震控制策略及其一组有效控制参数.采用Matlab模拟分析了双向地震作用下普通隔震、H2/LQG主动控制、H2/LQG-clipped半主动控制、Passive-on被动控制和拟负刚度控制时模型的地震反应,对比分析了250条不同场地地震波下五种控制方式的控制效果和适应性.结果表明:拟负刚度智能隔震集合了主动和传统半主动控制的优点,其综合控制性能最优,能同时有效降低大地震时隔震层位移和中小地震时上部结构地震反应.研究了不同断层距的近场地震下不同控制方式隔震结构地震反应,得出了近场影响系数.

拟负刚度磁流变智能隔震系统振动台试验研究

为研究拟负刚度控制算法及磁流变智能隔震系统的有效性和适应性,将自主研发的最大出力为10 k N的磁流变液阻尼器(MRFD)安装在隔震层中心,并选取4条有代表性的远近场地震波,峰值加速度由0. 1g^0. 9g逐步增大,分别对普通隔震结构、输入电流为0 A和1 A的被动控制结构以及采用基于位移的拟负刚度(DPNS)控制算法的智能控制结构进行振动台试验。通过对结构响应和阻尼器响应的对比分析,研究拟负刚度控制算法的减震效果和磁流变智能控制系统的耗能特性。结果表明:恒定电流为0 A的被动控制可同时降低上部结构反应和隔震层位移,但是减震效果有限;恒定电流为1 A的被动控制对隔震层位移降低效果明显,但是在多遇地震及远场地震作用下放大了上部结构反应;DPNS控制可同时降低隔震层位移和多遇、设防地震甚至罕遇地震作用下上部结构的反应,且适应于不同的地震动特性;试验中控制系统存在的时滞效应使得DPNS控制力在多遇、设防地震作用下具有较小值,同时罕遇地震作用下具有较强的耗能能力。