转动PTMD对高耸结构风振反应的控制效果分析

论文摘要

高耸结构的高度大,结构柔,对风荷载的作用十分敏感,由此可能影响结构的安全和舒适度。在结构上适当的位置安装控制系统是抑制结构振动、提升结构的安全和使用性能有效而经济的手段。本文在平动调频质量阻尼器和转动调频质量阻尼器对高层建筑地震反应控制的基础上,提出了转动调频质量阻尼器对高耸结构风振反应的控制方法。基于平动PTMD模型和转动PTMD模型的构造,对风荷载作用下的平动PTMD和转动PTMD系统进行了理论建模和数值计算分析。此外,本文采用MATLAB中的SIMULINK工具箱对无控、平动PTMD和转动PTMD控制下的高耸结构进行动态仿真,得出了原结构和受控结构的动态反应,并分析了两种被动调频质量阻尼器PTMD参数的变化对高耸结构风振反应的影响。本文主要内容包括以下几个方面:1基于转动PTMD模型,运用达朗贝尔原理和虚功原理分别对平动PTMD和转动PTMD模型在剪切型、弯剪型及弯曲型结构风荷载作用下的振动方程进行理论推导。2将推导出的两种PTMD受控弯曲型结构的振动方程写成状态空间形式,用MATLAB语言编制程序;采用SIMULINK工具箱建立动态仿真系统。3介绍了benchmark控制问题中采用的76层混凝土塔和风荷载。并以该76层混凝土塔为例,分析了平动PTMD和转动PTMD与原结构质量比、阻尼比的变化对结构风振反应的影响,并给出了Benchmark评估标准。分析结果表明转动PTMD对高层结构风振反应的控制是有效的。本文通过系统的理论分析和数值计算证明了转动PTMD在高耸结构风振反应控制的可行性和有效性,为高耸结构的风振反应控制提供了一个新思路,也为高耸结构的地震反应控制奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及依据
• 1.2 结构振动控制研究现状
• 1.2.1 结构振动控制现状
• 1.2.2 高耸结构振动控制
• 1.3 MATLAB及其SIMULINK工具箱简介
• 1.3.1 MATLAB语言发展简史
• 1.3.2 MATLAB语言的特点
• 1.3.3 SIMULINK模块介绍
• 1.4 本文拟解决的问题
• 1.4.1 问题的引出
• 1.4.2 本文的主要工作
• 第2章 风对高耸结构的作用
• 2.1 自然风特性
• 2.2 高耸结构风致振动
• 第3章 PTMD模型的构造及振动方程理论推导
• 3.1 两种PTMD模型的构造
• 3.2 无控、平动和转动PTMD控制下剪切型结构的振动方程
• 3.2.1 状态方程
• 3.2.2 动力特性
• 3.3 无控、平动和转动PTMD控制下弯曲型和弯剪型结构的振动方程
• 3.3.1 状态方程
• 3.3.2 动力特性
• 3.4 本章小结
• 第4章 PTMD对高耸结构风振反应控制效果分析及比较
• 4.1 原始数据
• 4.1.1 76层建筑及其模型
• 4.1.2 简化评估模型
• 4.2 风荷载模拟
• 4.3 评价指标（Benchmark）
• 4.4 程序中频率比、质量比、阻尼比的取值
• 4.5 程序中阻尼和刚度的取值
• 4.6 控制效果分析及比较
• 4.7 本章小结
• 第5章 结论以及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 MATLAB程序主要源代码
• 附录1.1 动态结构图
• 附录1.2 程序
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果