混合控制技术在高层建筑风振控制中的应用研究

《混合控制技术在高层建筑风振控制中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、·72·2014年第2期2014年4月SichuanBuildingMaterials第40卷总第178期DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2014.02.032混合控制技术在高层建筑风振控制中的应用研究雍彪(中国建筑西南设计研究院有限公司,四川成都610041)摘要:伴随结构理论、工程技术的快速发展以及轻1混合控制的特点及计算质高强材料的大量涌现,高层建筑不断地向更高的方向发展。对于高层及超高层建筑来讲,尽管风荷载没有地震作所谓结构振动控制,是指在结构某个部位设置一些控用那么强烈,但是风对高

2、层及超高层的作用却极其频繁,制装置,当结构振动时,被动或主动地施加一组控制力或每年由其造成的损失比地震灾害还要大。混合控制系统充改变结构的动力特性,减小结构振动反应,以满足结构安分利用了被动控制与主动控制各自的优点,它既可以通过全性和舒适性的要求。被动控制系统大量耗散振动能量,又可以利用主动控制系结构振动控制按是否需要外部能量输入,可分为被动统来保证控制效果,相比单纯的主动控制能节省大量的能控制、主动控制、半主动控制、智能控制、混合控制5量,因此将其应用于高层建筑风振控制当中有着良好的工[2]类。程应用价值。混合控制系统充分利用

3、了被动控制与主动控制各自的关键词:高层建筑;风振反应;振动控制;混合控制优点,它既可以通过被动控制系统大量耗散振动能量,又+中图分类号:TU973．32文献标志码:B可以利用主动控制系统来保证控制效果,比单纯的主动控文章编号:1672-4011(2014)02-0072-03制能节省大量的能量,因此有着良好的工程应用价值。这0前言种方法被学术界统称为混合控制方法,其具有控制效果好、造价低、易于实现等优点,因而其理论发展较快,且是一近年来,我国高层及超高层建筑发展十分迅速。伴随种很有发展前景的结构控制方法。结构理论、工程技术的快速

4、发展以及轻质高强材料的大量混合振动控制中的被动振动控制技术和主动振动控制涌现,高层建筑不断地向更高更柔的方向发展。对于高层技术弥补了彼此的缺点,对高频振动和低频振动都有很强及超高层建筑来讲,尽管风荷载没有地震作用那么强烈,的隔离能力,它具有以下特点:但是风对高层及超高层的作用却极其频繁,每年由其造成1)具有自动失效保护和增强系统可靠性的特性。因存的损失比地震灾害还要大。在被动振动控制系统,可减少某些环境变化或硬件系统失高层和超高层结构的主要特点是高度较高和水平方向效引起的主动振动控制系统失效或整体系统失稳;刚度较柔,因此水平风荷

5、载会引起较大的结构反应。由于2)具有较低的硬件控制系统成本。混合振动控制中的[1]风对结构的作用,会产生以下结果:被动控制构件常是阻尼器,对高阶模态振动抑制效果显著,1)使结构物或结构构件受到过大的风力或不稳定;而对低阶模态控制效果有限。主动振动控制部分在一定的2)使结构物或结构构件产生过大的挠度或变形,引起低频带有效,控制频率范围的缩小,可降低对硬件的要求,外墙、外装饰材料的损坏;从而降低控制系统的制造成本;3)由于反复的风振作用,引起结构物或结构构件的疲3)混合振动控制中的被动部分使主动部分的增益裕度劳损坏;和相位裕度扩大,

6、改善了结构的鲁棒性及稳定性;4)气动弹性的不稳定,致使结构物在风力作用下产生4)混合振动控制中的被动阻尼能够消除由于结构的不加剧的气动力;确定性引起的溢出。因被动部分可抑制整体结构的高频振5)由于过大的风振加速度,使结构物内的居住者或有动,可设计一个低通滤波器,减小主动部分所作用的频率关人员产生不舒适感。范围,从而避免模态溢出;因此,进行高层和超高层结构的抗风设计十分必要。5)混合振动控制可节省主动振动控制所需的能量。由现代建筑材料的日趋高强化和建筑结构理论的持续发于被动部分耗散高频振动能量,降低对主动振动控制部分展,使得结构的

7、强度和刚度设计要求比较容易满足,但仅的能量要求,降低了作动器承载水平,也能延长作动器的靠增加结构的强度和抗侧刚度来满足结构风振加速度限值寿命。的要求是很不经济的,有时难以达到预期的效果。1．1混合控制的分类采取结构控制技术是比较合理的设计方法,利用这一混合控制可以分为狭义混合控制和广义混合控制,通技术减小高层及超高层建筑的风振加速度具有很大的工程常所说的混合控制是指狭义混合控制。狭义上讲混合控制应用价值。就是被动控制与主动控制混合。其中主要有:主动控制与基础隔震混合,主动控制与消能减震混合。广义混合控制作者简介:雍彪(1985-

8、),男,四川成都人,硕士研究生,助理工程师,主要研究方向:结构工程。是指从被动控制、主动控制或半主动控制形式中选取两种2014年第2期·73·第40卷总第178期SichuanBuildingMaterials2014年4月或两种以上控制技术相结合,