專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于相鄰建筑結(jié)構(gòu)的粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑結(jié)構(gòu)所使用的阻尼器設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代城市中人口密集而土地有限，導(dǎo)致相鄰建筑結(jié)構(gòu)之間的間距可能過(guò)小。因建筑造型、使用功能等方面的需要，許多高層建筑物都設(shè)計(jì)成由多個(gè)子結(jié)構(gòu)組成的主-從結(jié)構(gòu)。因此在很多情況下，兩相鄰建筑結(jié)構(gòu)之間的間距十分有限，當(dāng)強(qiáng)震發(fā)生時(shí)，彼此發(fā)生碰撞的可能性很大。如在1985年墨西哥城大地震中，在被調(diào)查的330棟嚴(yán)重?fù)p傷或倒塌的建筑中，超過(guò)40%發(fā)生了碰撞，總數(shù)的15%發(fā)生了倒塌。在1977年的Romania地震、1994年 Northridge地震、1999年Turkey地震和2008年汶川地震中，均曾觀(guān)測(cè)到相鄰結(jié)構(gòu)之間的碰撞。因此，有效地防止間隔很近的相鄰建筑物在強(qiáng)震作用下發(fā)生碰撞，對(duì)于保證這些建筑物的抗震安全性具有重要意義。粘滯流體阻尼器可以減小地震或風(fēng)作用下建筑結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。采用粘滯流體阻尼器來(lái)連接相鄰建筑結(jié)構(gòu)組成振動(dòng)控制體系，利用相鄰建筑結(jié)構(gòu)間的相互作用耗能，不僅能吸收一部分地震能量，又可以避免建筑結(jié)構(gòu)之間的碰撞。振動(dòng)控制體系中最重要的部分是粘滯流體阻尼器的設(shè)計(jì)。粘滯流體阻尼器采用Maxwell模型來(lái)模擬，有兩個(gè)重要的參數(shù)，即粘滯流體阻尼器的零頻率阻尼系數(shù)和松弛時(shí)間。因此，粘滯流體阻尼器的設(shè)計(jì)中確定合適的零頻率阻尼系數(shù)和松弛時(shí)間又是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 如果選取恰當(dāng)，就能夠起到較好的耗能減震效果；如果選取不當(dāng)，則會(huì)改變?cè)Y(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，帶來(lái)一定的負(fù)面影響，導(dǎo)致地震波輸入能量加大以及結(jié)構(gòu)的破壞。當(dāng)粘滯流體阻尼器的零頻率阻尼系數(shù)和松弛時(shí)間確定好以后，就可以根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)制作出符合要求的阻尼器了?，F(xiàn)有的相鄰結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制體系的阻尼器的零頻率阻尼系數(shù)和松弛時(shí)間都是通過(guò)繁瑣的參數(shù)化研究得到的，需要對(duì)采取不同阻尼器參數(shù)的相鄰結(jié)構(gòu)體系樣本進(jìn)行動(dòng)力分析，提取控制性能指標(biāo)和結(jié)構(gòu)的響應(yīng)指標(biāo)，然后進(jìn)行比較分析得到阻尼器的優(yōu)化參數(shù)值，但是這種參數(shù)化研究過(guò)程不具有通用性。因此，需要通用的解析表達(dá)式來(lái)幫助工程師們選擇粘滯流體阻尼器的優(yōu)化參數(shù)， 這對(duì)于相鄰結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制體系的應(yīng)用推廣非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于相鄰建筑結(jié)構(gòu)的粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法，解決現(xiàn)有粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法繁瑣、不具有通用性的問(wèn)題，使得粘滯流體阻尼器的設(shè)計(jì)方便快捷。下文中，粘滯流體阻尼器水平安裝，粘滯流體阻尼器兩端分別連接一座建筑結(jié)構(gòu)樓板處，因此兩座相鄰建筑結(jié)構(gòu)需要具有對(duì)應(yīng)樓層相同標(biāo)高的樓板。本發(fā)明的一種用于相鄰建筑結(jié)構(gòu)的粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法，包括下述步驟(I)確定控制目標(biāo)步驟對(duì)于兩座相鄰建筑結(jié)構(gòu)，在對(duì)應(yīng)樓層相同標(biāo)高樓板處水平設(shè)置粘滯流體阻尼器，連接相鄰建筑結(jié)構(gòu)，確定兩座建筑結(jié)構(gòu)的第一階自振頻率和總質(zhì)量％，j = 1、2 ;第一控制目標(biāo)是使其中一座建筑結(jié)構(gòu)的平均相對(duì)振動(dòng)能量最小，則將作為控制目標(biāo)的一座建筑結(jié)構(gòu)作為第一座建筑結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)步驟(2);第二控制目標(biāo)是使兩座建筑結(jié)構(gòu)總的平均相對(duì)振動(dòng)能量最小，則將其中自振頻率較大的結(jié)構(gòu)作為第一座建筑結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)步驟(3)；(2)第一控制目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)計(jì)算步驟，包括下述過(guò)程(2. I)計(jì)算第二座建筑結(jié)構(gòu)與第一座建筑結(jié)構(gòu)的第一階自振頻率比β = ω2/ωι, 第一座建筑結(jié)構(gòu)與第二座建筑結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量比μ =M1ZiM2;其中，ωι、(02分別為第一座建筑結(jié)構(gòu)和第二座建筑結(jié)構(gòu)的第一階自振頻率，MpM2分別為第一座建筑結(jié)構(gòu)和第二座建筑結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量；(2. 2)判斷是否β ( 1，是則進(jìn)行過(guò)程(2. 3)，否則進(jìn)行過(guò)程(2. 4)；(2. 3)阻尼參數(shù)ξ opt和松弛時(shí)間參數(shù)X _為

權(quán)利要求
1.一種用于相鄰建筑結(jié)構(gòu)的粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法，包括下述步驟(1)確定控制目標(biāo)步驟對(duì)于兩座相鄰建筑結(jié)構(gòu)，在對(duì)應(yīng)樓層相同標(biāo)高樓板處水平設(shè)置粘滯流體阻尼器，連接相鄰建筑結(jié)構(gòu)，確定兩座建筑結(jié)構(gòu)的第一階自振頻率和總質(zhì)量j = 1、2 ;第一控制目標(biāo)是使其中一座建筑結(jié)構(gòu)的平均相對(duì)振動(dòng)能量最小，則將作為控制目標(biāo)的一座建筑結(jié)構(gòu)作為第一座建筑結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)步驟(2);第二控制目標(biāo)是使兩座建筑結(jié)構(gòu)總的平均相對(duì)振動(dòng)能量最小，則將其中自振頻率較大的結(jié)構(gòu)作為第一座建筑結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)步驟(3)；(2)第一控制目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)計(jì)算步驟，包括下述過(guò)程(2. I)計(jì)算第二座建筑結(jié)構(gòu)與第一座建筑結(jié)構(gòu)的第一階自振頻率比β = ω2/ωι，第一座建筑結(jié)構(gòu)與第二座建筑結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量比μ =M1ZiM2;其中，ωι、ω2分別為第一座建筑結(jié)構(gòu)和第二座建筑結(jié)構(gòu)的第一階自振頻率，MpM2分別為第一座建筑結(jié)構(gòu)和第二座建筑結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量；(2.2)判斷是否β( 1，是則進(jìn)行過(guò)程(2. 3)，否則進(jìn)行過(guò)程(2.4)；(2. 3)阻尼參數(shù)ξ opt和松弛時(shí)間參數(shù)X _為
2.如權(quán)利要求I所述的用于相鄰建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制的粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法，其特征在于所述確定控制目標(biāo)步驟中，建筑結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量Mj和建筑結(jié)構(gòu)的弟一階自振頻率ω」 依據(jù)下述過(guò)程求得(1)計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量Mj = Hi^rn2+* ·· +mn，(2)計(jì)算質(zhì)量矩陣M和剛度矩陣K
全文摘要
一種用于相鄰建筑結(jié)構(gòu)的粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法，屬于建筑結(jié)構(gòu)所使用的阻尼器設(shè)計(jì)方法，解決現(xiàn)有粘滯流體阻尼器設(shè)計(jì)方法繁瑣、不具有通用性的問(wèn)題。本發(fā)明包括(1)確定控制目標(biāo)步驟；(2)第一控制目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)計(jì)算步驟；(3)第二控制目標(biāo)優(yōu)化參數(shù)計(jì)算步驟；(4)阻尼器的零頻率阻尼系數(shù)和松弛時(shí)間計(jì)算步驟。本發(fā)明方便快捷，僅利用兩座相鄰建筑結(jié)構(gòu)的第一階自振頻率和總質(zhì)量，便可采用給出的通用解析表達(dá)式確定粘滯流體阻尼器最優(yōu)的零頻率阻尼系數(shù)和松弛時(shí)間，能夠方便的幫助工程師們選擇粘滯流體阻尼器的參數(shù)值，從而再根據(jù)此參數(shù)值來(lái)制作符合要求的阻尼器。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102587530SQ201210036970
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者朱宏平, 閤東東, 黃瀟 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)