楼板隔震消能结构体系的优化分析

论文摘要

楼板隔震消能(Floor Isolation And Energy Dissipation以下简称FIED)结构体系是将部分楼板从主体结构中分离出来,在楼板与梁之间设置隔震层,并在楼板与柱的空隙处设置消能阻尼器的一种新型结构体系。它与传统的TMD结构体系最大的不同是其调谐质量块是从主体结构分离出来的,也就是说不需外加的质量,因此可以进一步减少主体结构动力响应。参数优化对于楼板隔震消能结构体系的理论研究显得非常重要,目前对于楼板隔震消能结构体系的优化分析还不是很多。因此本文对楼板隔震消能结构体系的优化分析进行了系统的研究。所做的工作主要有以下几个方面：1.讨论了简谐激励下的单层FIED结构体系的参数优化问题,以使主体结构位移传递函数最大值最小化为优化目标,求出了隔震楼板的最优参数。同时将优化后的FIED结构体系与优化后的TMD结构体系的控制效果进行了对比。2.在考虑场地特性的情况下,以主体结构位移响应方差与无控主体结构位移响应方差之比最小为优化目标,求出了单层FIED结构体系与单层TMD结构体系的最优参数,同时也将优化后的FIED结构体系与TMD结构的控制效果进行了对比。3.以—9层benchmark模型为原结构,分别采用FIED结构体系、STMD结构体系、MTMD结构体系进行控制,以层间位移响应平方均值之和最小化为优化目标对这几种控制体系进行参数优化。最后对这三种优化后的结构体系的控制效果做了对比分析。经参数优化及对比分析发现,与传统的TMD结构体系相比,FIED结构体系能更好地减少主体结构的动力响应,且其次结构的动力响应也有不同程度上的减少。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 第一章 绪论
• 1.1 调谐质量阻尼器
• 1.2 楼板隔震消能结构体系
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的章节安排
• 第二章 简谐激励下单层楼板隔震消能结构的分析
• 2.1 分析模型及运动微分方程
• 2.2 结构体系的位移传递函数
• 2.3 数值分析
• 2.3.1 最优频率比
• 2.3.2 最优阻尼比
• 2.3.3 主结构位移传递函数最大值
• 2.3.4 隔震楼板相对位移传递函数最大值
• 2.4 FIED与TMD结构体系控制效果对比
• 2.5 结语
• 第三章 随机激励下单层楼板隔震消能结构的分析
• 3.1 采用李亚普诺夫方程求随机响应的方差矩阵
• 3.1.1 激励为白噪声
• 3.1.2 激励为非白噪声
• 3.2 FIED结构与TMD结构的控制效果
• 3.2.1 FIED及TMD结构的响应方差矩阵
• 3.2.2 FIED与TMD结构的控制效果对比
• 3.3 参数优化
• 3.3.1 目标函数的选取
• 3.3.2 最优频率比
• 3.3.3 最优阻尼比
• 3.3.4 目标函数
• 3.3.5 主结构位移响应方差
• 3.3.6 次结构相对位移响应方差
• 3.3.7 主结构绝对加速度响应方差
• 3.3.8 次结构绝对加速度响应方差
• 3.4 结语
• 第四章 多层楼板隔震消能结构体系的分析
• 4.1 运动微分方程
• 4.2 设计地震波及Kanai-tajimi模型
• 4.3 简单情况下的控制性能分析
• 4.3.1 分析模型及目标函数
• 4.3.2 简单情况下的控制效果分析
• 4.4 全参数优化设计
• 4.4.1 优化目标
• 4.4.2 最优质量比分布
• 4.4.3 最优频率比
• 4.4.4 最优阻尼比
• 4.4.5 各层间位移响应情况
• 4.5 时程分析
• 4.6 结语
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 不足与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢