消能冗余伸臂框架—芯筒体系的损伤破坏与减震控制研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51478129
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:90.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0810.工程防灾
- 结题年份:2018
- 批准年份:2014
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2015-01-01 至2018-12-31
- 项目参与者:张颖; 陈建秋; 李文彦; 方创杰; 李洋; 魏瑶;
- 关键词:
项目摘要
This project proposes a novel damped redundent outriggers structure system. A general simplified dynamic analysis model will be developed, which can be used for both outrigger structure and damped outrigger system, therefore a partial differential equation governing the motion can be derived. A closed-form analytical solution is developed to gain insight into the influencing rules of outrigger position, damping effect and stiffness of core, columns and outrigger. The optimal placement of asismic outriggers and damped outriggers, optimum damping coefficient and resonable stiffness ratio of core and frame-columns to outrigger can be obtained. A smart piezoelectric damper with anti-wind locking device will be developed for the novel damped outrigger system. The reliabity of the novel system and its sensitivity is investigated under randam excitaion and structure parameters for convenient design of the novel damped redundent outriggers structure system. Damage mechanism and collapse failure mode of this damped redundent outriggers structure system will be studied and, the seismic energy dissipation distribution regularities will be analyzed and compared with the corresponding outrigger structure. A performance-based design method for the novel damped redundent outriggers structure system is put forward. This project can provide necessary scientific and technological support for applying the technology of energy dissipation to giant damped outriggers frame-corewall structures, which is of theoretical and practical significances and good application prospect.
本项目针对巨型伸臂框架-芯筒体系,提出将抗震赘余伸臂设计成消能伸臂,形成消能冗余伸臂框架-芯筒体系。建立该新型消能体系的通用动力分析模型,推导出该体系的动力特性与地震响应解析解,揭示抗震伸臂与消能伸臂的最优位置,消能器参数和芯筒、框架等结构参数对其动力特性与减震性能的影响规律。研发一种具有抗风锁定功能的压电智能阻尼器,可最大限度地发挥该结构体系的抗风减震性能。研究结构与消能器随机参数下该消能冗余伸臂框架-芯筒体系的可靠度及其灵敏度,分析该新型结构体系在强震下的损伤机理和破坏倒塌机制,探讨该新型体系的地震能量耗散分布规律特征。在此基础上提出该消能冗余伸臂框架-芯筒体系基于性态的抗震设计方法。该项目的研究将有利于改善传统伸臂框架-芯筒体系在强震下的抗震性能,具有重要的科学理论价值、现实意义与应用前景。
结项摘要
本项目针对伸臂框架-芯筒体系,提出了将抗震赘余伸臂设计成消能伸臂的消能冗余伸臂框架-芯筒体系。项目组提出了该体系通用动力分析模型,该模型可反映任意位置处伸臂固结、断开或设计为消能伸臂的工况。基于该模型,项目组推导了消能伸臂对芯筒作用的等效扭转弹簧复刚度,结合动力刚度法、数值装配法和有限元法推导该体系的动力特征方程,对伸臂数量、位置和刚度、阻尼器参数、芯筒和外框柱刚度等因素作参数化分析,进而利用快速傅利变换和逆傅利叶变换计算结构在地震作用下动力响应,并与有限元法计算结果比较验证。提出了地震作用下随机优化流程, 运用遗传算法和Pareto最优边界选取最优设计参数,基于H∞性能指标和Clough-Penzien谱模型分析了各消能伸臂体系的减震参数及其减震效果。研发新型压电变摩擦阻尼器和压电-SMA复合变摩擦阻尼器,并进行试验研究和有限元分析。利用Gauss-Hermite积分降维算法研究参数灵敏度和控制鲁棒性,基于概率密度演化理论和首次穿越理论,分析阻尼器参数、地震动加速度峰值和场地条件等随机因素对结构动力可靠度的影响。对设置电涡流阻尼器消能冗余伸臂体系进行振动台试验,并与SAP2000有限元分析结果比较;分析了地震输入能量在该体系中传递、转化和消耗等规律,利用ABAQUS建立有限元模型并进行动力弹塑性分析,研究体系在长周期地震动作用下的减震性能和损伤演化过程。研究体系中设置MR阻尼器、调谐惯容阻尼器和旋转惯容阻尼器的减震性能,采用无迹Kalman滤波器进行模型修正的混合动力试验模拟。工程应用示例展示了本项目的理论指导意义和工程应用前景。
项目成果
期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(2)
专利数量(9)
具有调谐惯容阻尼器的建筑结构减震设计
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:测试与诊断
- 影响因子:--
- 作者:刘良坤;谭平;闫维明;周福霖
- 通讯作者:周福霖
复杂结构重叠分散控制理论研究与数值分析
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:建筑结构学报
- 影响因子:--
- 作者:谭平;潘兆东;周福霖
- 通讯作者:周福霖
带竖向隔板的屈曲约束钢板剪力墙抗震性能试验研究
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:地震工程与工程振动
- 影响因子:--
- 作者:李洋;谭平;林裕辉;魏瑶;周福霖
- 通讯作者:周福霖
基于性能的隔震结构直接设计方法
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:沈阳建筑大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:滕晓飞;谭平;王晓哲;黄襄云
- 通讯作者:黄襄云
基础隔震结构高宽比限值研究
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:地震工程与工程振动
- 影响因子:--
- 作者:宋晓;谭平;周福霖;滕晓飞
- 通讯作者:滕晓飞
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其他文献
不同精度的冗余传感器故障诊断研究
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:控制与决策
- 影响因子:--
- 作者:谭平;蔡自兴;余伶俐;TAN Ping,CAI Zi-xing,YU Ling-li School of Informa
- 通讯作者:TAN Ping,CAI Zi-xing,YU Ling-li School of Informa
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- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:广州大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:崔杰;谭平;黄襄云;任珉;魏陆顺;马玉宏;陈建秋
- 通讯作者:陈建秋
基于首次超越理论的高层隔震结构基础提离易损性分析
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:计算力学学报
- 影响因子:--
- 作者:马长飞;张亚辉;谭平;周福霖
- 通讯作者:周福霖
基于状态观测器的结构振动预测控制
- DOI:--
- 发表时间:2011
- 期刊:沈阳工业大学学报
- 影响因子:--
- 作者:刘彦辉;谭平;周福霖;杜永峰;闫维明
- 通讯作者:闫维明
隔震支座拉伸刚度及高层隔震建筑地震响应研究
- DOI:10.13197/j.eeev.2015.03.177.jinjm.022
- 发表时间:2015
- 期刊:地震工程与工程振动
- 影响因子:--
- 作者:金建敏;冯德民;谭平;黄襄云;周福霖
- 通讯作者:周福霖
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